福建沿海地区场地土对地脉动动力响应的研究

以福建省泉州市区和福州市区场地土的动力特性和地脉动频谱结构为研究对象,通过对这两个地区的地脉动信号的频谱分析获得频谱结构特征,由此来深入研究该地区岩土的动力特性及场地土层的地脉动动力响应。通过场地脉动的测试,利用快速傅立叶变换(FFT)方法对观测到的地脉动信号进行频谱分析。根据实际观测资料研究了地脉动频谱结构特征及场地土对地脉动的频率响应的特性。研究不同地基土层构造与地脉动的频率依赖以及频率选择作用。结果表明,地脉动的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关;覆盖层厚度是影响地脉动卓越周期的重要原因,其中软土层对地脉动的卓越周期有一定的放大作用。     

福建沿海地区地微动的谱结构特征

在福建沿海地区的福州、泉州、莆田等地进行了场地地微动的测试 ,利用快速富里叶变换 (FFT)方法对观测到的地微动信号进行频谱分析。结果表明 ,覆盖层厚度大、有厚层的软弱夹层淤泥的场地 ,其整体刚度小 ,地微动谱能量相当分散 ,频带宽 ,峰值频率低 ,卓越频率一般为 1～ 5Hz ;覆盖层薄、土层刚度 (Vs)大的场地 ,地微动的峰值频率也大 ,卓越频率一般为8～ 11Hz,且常呈单峰形态。软土对高频地微动信号有滤波作用 ,对低频信号起放大作用 ,而硬土层则相反.     

某地下工程围岩的声波频谱特性

对某地下工程围岩进行声波测试,利用FFT方法进行信号的频谱分析,得到围岩声波的频谱特性。结果表明,声波传播过程中携带了反映岩体固有特性的信息,声波的频谱在一定程度上反映了岩体的结构、构造、完整性等特征;完整岩石的声波频谱以高频为主,裂隙岩体的声波频谱以低频为主;比较岩石与岩体声波测试的频谱差异,可对岩体质量的好坏进行判断。     

固结压力相关的黏土动力特性模型研究及应用

对一种粉质黏土进行了不同固结压力下的循环单剪试验,得到了相应各固结压力下的动剪模量和阻尼比随动剪应变幅值非线性变化的 曲线和 曲线,并对其进行了归一化。试验结果表明,即使是归一化以后的动力特性曲线,仍然因固结压力不同而出现差异;固结压力越大, 曲线衰减越慢,而 曲线增加也越缓。通过建立最大动剪模量、最大阻尼比和参考剪应变与固结压力之间的试验关系式,建议了一种实用的固结压力相关的黏土动力特性模型。最后,通过算例表明,场地土体动力特性随固结压力而变化的特征不但会影响场地地震反应的幅值,而且将影响其频谱特性,且场地覆盖层厚度越大,影响越强烈。     

交错网格有限差分法模拟微动信号

为了较好地模拟给定模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为微动信号的检验和数据特征分析等提供理论依据,采用交错网格有限差分方法模拟微动信号,并根据瑞雷波和勒夫波的产生机理,通过测区内震源的分布情况估测微动信号中面波的组成成分。首先建立交错网格有限差分法模拟微动信号的数值模型,然后给出估测微动信号中面波组成成分的算式,最后采用典型方法数值模拟微动信号,应用空间自相关方法提取模拟信号中面波的频散曲线进行分析对比。结果表明,交错网格有限差分方法模拟得到的微动信号更符合实测结果。     

地质信号的频谱特征与实例

提出了对地质信号进行频谱特征分析的原理和方法：将地质领域中的周期性现象视为地质信号的反映，一个实际地质信号由若干个不同圆频率周期的地质信号叠加而成，而且受到复杂地质作用的干扰(视为嗓音)。采用频谱处理方法可以将实际地质信号分解成背景成分及若干个具圆频率周期的地质信号，并识别出其中的噪音成分。运用米兰科维奇理论和地质信号频谱特征分析原理和方法，对一实际密度测井资料进行处理和分析，表明频谱特征分析方法可以作为地质信号研究的一种手段。     

地质信号的频谱特征与实例

提出了对地质信号进行频谱特征分析的原理和方法：将地质领域中的周期性现象视为地质信号的反映，一个实际地质信号由若干个不同圆频率周期的地质信号叠加而成，而且受到复杂地质作用的干扰(视为嗓音)。采用频谱处理方法可以将实际地质信号分解成背景成分及若干个具圆频率周期的地质信号，并识别出其中的噪音成分。运用米兰科维奇理论和地质信号频谱特征分析原理和方法，对一实际密度测井资料进行处理和分析，表明频谱特征分析方法可以作为地质信号研究的一种手段。     

季节冻土场地上的地脉动特征

以张掖市的一场地为研究对象,通过对不同季节地脉动的测量和分析,研究了场地的脉动频谱特性随季节的变化.对场地实测资料的分析发现,冬季随着上覆冻土层的出现,使得场地刚度发生变化,频谱形状也明显地改变,地脉动的卓越频率明显提高.     

永久振动环境中岩土锚杆适用性的分析和测试

对土介质中的全长注浆锚杆进行了固有特性分析,推导了锚杆固有频率和固有振型的计算公式。考虑对永久震动环境中能否设计永久锚杆缺少经验,对所涉及的列车激励场地做了动力测试和频谱分析,以避免使支护构件的自振频率接近该场地中外界激励的优势频率和介质的一阶卓越频率。研究表明锚杆一阶纵向自振频率、场地卓越频率、列车优势频率分布于不同的频带,列车激励不致造成锚杆的共振。通过这一分析,为进一步认识锚杆支护结构在复杂环境下的适用性问题提供了参考。     

传递函数在场地振动台模型试验中的应用研究

利用场地大型振动台试验,基于传递函数理论,计算得到场地的相对传递函数和绝对传递函数,并对两类传递函数特征以及利用两类传递函数计算场地动力特性参数的差异性进行了对比,并对采用传递函数进行场地频域动力响应估算的可行性和准确性进行了分析。研究结果表明：相对传递函数和绝对传递函数的虚部重合,采用两种传递函数虚部计算场地动力参数具有等同性,且采用两种传递函数虚部曲线计算得到的动力特性参数较为准确;固有频率的计算适合采用两种传递函数的虚部或是相对传递函数的模;场地阻尼比的计算宜采用两种传递函数的虚部或绝对传递函数的模;利用两种传递函数实部、虚部或模计算得到的场地加速度振型是一致的;利用传递函数估算场地频域动力响应是可行的,且相对传递函数的估算结果更加准确。该研究对传递函数在场地动力特性参数计算及场地频域响应估算方面进行了有益的尝试。     

Site amplification investigation in Dhaka, Bangladesh, using H/V ratio of microtremor

The degree of damage during earthquakes strongly depends on dynamic characteristics of buildings as well as amplification of seismic waves in soils. Among the other approaches, microtremor is, perhaps, the easiest and cheapest way to understand the dynamic characteristics of soil. Non-reference microtremor measurements have been carried out in 45 locations in and around the capital Dhaka city of Bangladesh. Subsoil investigations (Standard Penetration Test and Shear Wave Velocity) have also been executed in those locations. Soil model has been developed for those locations for site response analysis by means of the program SHAKE. Among those 45 locations, predominant frequency of microtremor observation varies from 0.48 to 3.65 Hz. Out of those 45, for 35 locations Transfer function obtained from the program SHAKE have higher frequency compared to microtremor H/V ratio and for one location it has lower predominant frequency. For six locations, frequencies obtained from two methods are identical. For three other locations, there are no similarities between predominant frequency obtained from microtremor and transfer function. The seismic Vulnerability Index (Kg) for 45 sites varies between 0.45 and 31.85. Ten sites have been identified as having moderate vulnerability of soil layers to deform.     

综合物探法在柳州泗角村岩溶塌陷区调查中的应用

岩溶塌陷往往具有不确定性,隐蔽性及突发性。基于岩溶塌陷的上述特点,文章选取高密度电法、主动源面波法、微动法对泗角村岩溶塌陷区进行综合研究,结果表明:高密度电法能较好地的区分岩土层界面及划分岩溶发育带,但分辨率较低;主动源面波法能较好划分岩土层界面且分辨率较高,但探测深度浅;微动法能较精准地确定岩溶塌陷位置,但抗干扰能力较弱;高密度电法、主动源面波法及微动法结合才能有效查明塌陷区内岩土层结构、确定岩溶发育带位置,并预测划分出塌陷危险区、塌陷潜伏区和相对稳定区,为后续灾害治理工作确定具体范围,给治理施工设计提供科学依据;另外,通过对高密度电法、主动源面波法及微动法解译异常特征的分析,查明了塌陷区塌陷的形成和机井的长年抽水有关。     

基岩表面地脉动谱比研究

目前,场地影响评价方法可以分为理论法和经验法。地脉动水平分量与竖向分量谱比法属经验法。这种方法将地脉动水平分量与竖向分量谱比的最大值对应的频率和幅值分别看作是观测场地的卓越频率和放大因子。虽然该法在国内外很多工程实例中得到了理想的结果。但由于这种方法建立过程中应用了许多假设,所以很多地震工程学家对这种方法持怀疑态度。本文讨论了基岩地脉动水平分量与竖向分量谱比为1这一假定的合理性。并采用泊松弹性半空间模型,应用概率分析方法考虑地脉动的随机性,推导了地下体波斜入射弹性半空间自由表面形成地脉动的水平分量与竖向分量谱比表达式。通过计算论证体波斜入射泊松弹性半空间形成的地脉动水平分量与竖向分量谱比特性。结果表明：当地脉动主要成分为体波时,基岩表面地脉动水平分量与竖向分量谱比接近于1;当地脉动主要成分为面波时,基岩表面地脉动水平分量与竖向分量谱比介于0.54～0.79之间。对泊松基岩,该比值是0.68。     

Seismic microzonation study in Doon valley, northwest Himalaya, India

Fundamental frequency map of site amplification at different sites in Doon valley, Uttarakhand, India is prepared from microtremor (ground ambient noise) using Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) technique. The fan deposited alluvium filled synclinal valley of Doon lies between Main Boundary Thrust (MFT) and Himalayan Frontal Thrust (HFT) in the Himalayan active seismic belt and experienced many earthquakes in the past. The HVSR at different sites in the Doon valley ranges between the predominant frequencies 0.13 and 12.77 Hz. The HVSR in lower frequencies indicates that the site has either thick sediment covers or less compact rocks with fractures. Based on information on fundamental frequency and soft soil thickness, site classification map is generated. Results indicate that degree of compactness of rock types and presences of sediments vary significantly, which may play a major role in seismic hazard. The use of microtremor, therefore, constitutes an effective and inexpensive approach to site response and soft soil thickness estimation for preliminary microzonation.     

指数函数剪切模量土层的地震随机反应

基于改进的一维剪切梁模型[1],对剪切模量为其深度的某一指数函数的成层非均质土层,推导了确定自振频率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式。首次证明了这种土层振型函数的正交性,利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数：白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该土层对地震的随机动力响应问题。计算表明：(1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层的最大期望反应,均有别于过滤白噪声谱时的相应值。(2)平稳输入与输出过高地估计了土层的随机响应。     

波速测试在岩土工程中的应用

通过波速测试技术进行岩土体弹性波速度原位测试,利用岩土体的纵、横波速度值能够进行场地类别划分,确定场地卓越周期,以及计算地基土的动参数,为岩土工程提供必要的设计参数。通过计算获得了徐州苏宁广场场地土的纵、横波速度以及场地土的动参数,根据《建筑抗震设计规范》确定徐州苏宁广场场地为二类场地,利用波速值计算场地卓越周期为0. 415 s与规范中查表获得的特征周期一致。为该工程场地工程地质评价和抗震设计提供了丰富的参数。     

核岛结构设计地基场地及计算基底效应研究

针对新型核电工程结构AP1000核岛结构设计地基中的5类非坚硬岩场地,即硬岩场地、软岩场地、上限软-中等土场地、软-中等土场地和软土场地,采用一维土层场地模型开展场地土和计算基底条件对设计地震动影响计算分析。分析中,场地模型的计算基底剪切波速分别取为700、1 100、2 438 m/s,计算基底输入地震动分别选择基于核电建设相关技术文件和规范规定的反应谱RG1.60谱、AP1000谱和HAD101/01谱（5个阻尼比）合成的人工地震动时程。计算分析表明：非坚硬岩场地会导致场地地震动峰值加速度及频谱特性显著变化,场地越软影响程度越显著;除软土场地外,场地对地震动峰值加速度和反应谱的影响均为放大作用,软土场地对地震动较低频段反应谱有放大作用,但对峰值加速度和较高频段反应谱具有强烈的减小作用;对于各类场地,计算基底及其剪切波速的变化均会导致地表地震动峰值及频谱特性明显甚至显著变化,其影响程度与计算基底剪切波速成正比;随着场地由硬变软,计算基底剪切波速的变化对场地地震动的影响程度大为减小,至软土场地几乎不产生影响。考虑到场地类型及计算基底选取对场地地震动的显著影响,我国核电厂建设引用AP1000标准设计时应合理分析场地的适宜性。     

层状斜坡振动台实验的频谱特性研究

本文通过大型振动台试验,对硬岩顺层、反倾和软岩顺层、反倾4类结构岩体边坡的地震动力响应的频谱特性进行了分析。实验结果表明:传递至坡肩的振动信号,是一个包含了斜坡本身材料和结构特征的复杂信号集合。对这一信号的傅里叶频谱进行分析获得的特征信息,与斜坡本身的结构特性吻合,说明在振动台试验中采用这一方法对斜坡结构进行研究是可行的。在本次试验中,当不同频率的垂直向震动施加于边坡时,坡肩衍生振动频率的幅值呈现了明显的反倾高于顺层,硬岩高于软岩的特性;而水平震动施加于边坡时,则硬岩顺层,软岩反倾斜坡具有更高的幅值,频率也更集中于特定的卓越频段,而硬岩反倾和软岩顺层斜坡的水平震动响应则相对不显著。另外,硬岩顺层斜坡对震动的响应表现比软岩顺层明显,而软岩反倾的反应比硬岩反倾明显。当施加垂直向天然波信号时,顺层斜坡的傅里叶频谱图像与台面波形基本保持一致,而反倾斜坡表现为对特定频率段的幅值放大更加显著。水平向加载天然波信号时各个斜坡呈现了更多的一致性,表明此工况下坡体结构与岩性的影响则明显较不显著。     

多道瞬态面波法与微动法联合推断岩溶塌陷区覆盖层的结构和厚度分布

为了大尺度范围内获取岩溶塌陷典型调查区覆盖层的结构和厚度分布,采用多道瞬态面波法与微动法,对柳州市柳城县东泉公社幅岩溶塌陷重点调查区进行了野外观测,根据微动法提取的特征频率与地层厚度的关系,结合已知钻孔资料,得出覆盖层厚度与特征频率的函数关系,获取了覆盖层的厚度分布,根据面波的频散特性,得出覆盖层的横波速度分布,获取了覆盖层的结构分布,结合得出的覆盖层结构和厚度分布,推断出测区内发育4条断层或溶沟等局部构造。研究表明,利用微动法提取的特征频率和面波的频散特性,可以有效地推断出塌陷区覆盖层的结构和厚度分布。