不同岩土条件的不规则地形对地震地面运动的影响

对我国近年来几次大地震的震害考察中发现弧突山梁及弧立山包的顶部震害都比较重,国外也有不少类似的实例。虽然这种弧突地形条件对震害的不利影响,人们早已有了定性的认识,但对这个问题的定量研究,则远远不够深入。因此各国规范都还没有列入关于弧突地形条件的定量评价方法。在我国地形条件对地面运动及震害的影响问题是一个重要的有意义的课题。世界上近年来已发表了不少关于这个问题的论著,其中大部分都是采用解折法,並假定山体为某种简单的几何形体。对于复杂的不规则地形,解折法很难得出符合实际的结果。有限元法是研究复杂地形的有效工具。但三维有限元常常要求大型快速电子计算机,工作量大,费用昂贵。本文提出双向剪切变形有限元模型,它可以把三维问题简化为二维问题,使计算工作大为简化。震害经验表明:由不同岩土条件构成的地形,对地面运动的影响也有显著差异。一般来说,坚硬基岩地形要比软土条件的地形对震害影响要轻。黄土地区,由于黄土松软,地形条件又比较复杂、因此地形条件对震害的影响要比一般非黄土地区更为显著。本文重点是讨论不同岩土条件的不规则地形对震害影响的差异。主要结论如下: 1)地形条件对地面运动及震害的影响表现在两个方面,地震加速度的放大和地面运动频谱特征的改变。这两种影响都是对建筑物的抗震不利的。不同岩土条件的地形对地震地面运动的影响也不同。土质越软地形对震害的不利影响越明显。对坚硬基岩,当高度低于30m,这种影响就不甚显著。2)由于黄土特别松软、所以黄土山梁,对雾害的影响也就特别显著对黄土山梁当山梁高度较低土质较梁时,山梁上部加速度的峰值要比其基底处的输入加速度大,但当山梁较高而土质较软时,山梁加速度反应,将随山梁高度的增加而降低。在这种情况下,山梁的位移反应,总是随着山梁高度的增加而明显增大。3)山梁地面运动加速度反应谱特征,与其介质性质和几何形态有密切关系。对于坚硬基岩的山梁,其对震害的不利影响主要表现在加速度的放大方面。对于软土山梁其不利影响主要表现在地面运动频谱的改变方面。这种加速度的放大和频谱特征的改变都是对建筑物的抗震不利的。