海域不同类别场地地震动参数变化规律研究

基于海域场地分类标准,选取南海海域实测钻孔作为计算模型,同时人工构造部分钻孔计算模型,对126条不同特性地震动输入下5种类别场地计算模型开展土层反应分析计算,分析不同地震动输入下不同海域场地峰值加速度和特征周期变化规律。结果表明,场地类别和地震动输入强度显著影响峰值加速度放大系数和特征周期,场地土越软,地震动输入强度越大,峰值加速度放大系数越小,特征周期越大。根据研究结果给出不同地震动输入下不同海域场地峰值加速度放大系数、特征周期变化范围,为海域场地工程抗震设防和编制海域地震动参数区划图提供参考。     

场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析

在研究西安地区大量钻孔资料的基础上,构造了44个不同等效剪切波速和覆盖层厚度场地条件下的典型场地剖面,利用一维等效线性化地震反应分析方法,计算了不同场地在3种不同强度的地震动输入下的地面峰值加速度,分析了地震动峰值加速度放大系数ks随场地类别、等效剪切波速Vse、覆盖层厚度H和输入地震动强度ar的变化特征,指出了按场地类别对地震动峰值加速度调整存在的问题。分析结果表明,加速度放大系数随等效剪切波速、覆盖层厚度及基岩输入地震动强度的增大而减小;等效剪切波速对加速度放大系数的影响大于覆盖层厚度的影响,随着输入地震动强度的增大,覆盖层厚度对加速度放大系数的影响成份有逐渐加大的趋势;覆盖层厚度对加速度放大系数的影响程度随着等效剪切波速的增大而逐渐减弱;加速度放大系数与场地等效剪切波速和覆盖层厚度之间具有较高的拟合度的统计回归关系。由此提出了直接用场地等效剪切波速和覆盖层厚度对地震动峰值加速度进行调整的新途径。最后,就地震动峰值加速度随场地条件的调整方法,提出了有待进一步研究的问题。     

土层结构对油气管线工程地震动峰值加速度区划图的影响研究

油气管线工程是生命线工程的重要组成部分,工程跨度通常超越几十甚至几千公里,从而导致横穿地区覆盖层中土层结构存在明显差异,对地震动峰值加速度(PGA)产生较大影响,进而影响区划结果。本文采用分区拟合放大系数的方法,对华北平原地区某大型管线进行研究,给出研究区不同土层结构条件下场地放大系数KS-基岩PGA拟合函数结果,得到沿线附近10km范围内的PGA区划图结果,并与第四代和第五代中国地震动参数区划图提出的场地系数公式的计算结果进行比较。三种计算方法的结果表明,研究区内50年超越概率10%条件下实际场地放大系数为1.30~1.45,50年超越概率5%条件下实际场地放大系数为1.15~1.30,均高于我国第四代和第五代区划图对场地系数的建议值。50年超越概率10%下的PGA区划图结果显示,局部区域在第四代和第五代地震动参数区划图场地系数的结果中位于0.15g或0.20g区,由于KS的提高,其实际计算结果会提升为0.20g或0.25g分区,这说明场地系数对峰值加速度区划图结果具有较大影响。     

地震波对干砂场地土层加速度放大系数影响分析

为研究土体加速度在向上传递时,不同地震动对其峰值的影响,设计制作了干砂场地离心振动台试验,通过对比得出加速度放大系数沿深度变化的规律.结果表明:地震动加速度幅值越大, 其沿深度变化的放大系数越小;在波的幅值增大时,其放大系数存在一定的衰减率,且衰减率随着幅值的增大而减小;在相同幅值不同频谱特性地震动作用下,等幅正弦波的加速度放大系数最大, LEAP波其次,El-Centro波最小.土体加速度放大系数及其衰减率的分析有助于研究场地的动力响应变化规律,对抗震设计具有一定参考价值.     

山东省不同场地PGA放大影响研究

搜集整理"场地勘察钻孔数据库及分析平台系统"中山东省278个土层结构数据相对完整的钻孔剖面,采用一维等效线性化地震反应分析方法,计算II类和III类场地在5种实际基岩地震动作用下的场地反应,分析场地地震动峰值放大系数随场地类别、等效剪切波速、输入地震动强度的变化特征。结果表明:①场地土对输入地震动具有放大作用,这种放大作用随着地震动输入强度的增大在II,III类场地呈现不同的趋势;②对比所有场地不同地震强度的PGA平均值及拟合曲线发现,II类场地PGA多数情况高于III类场地;③分析所有场地土层PGA随v_se变化情况,发现在D,E强震作用下,PGA在v_se>350 m/s变化趋势平缓,因此提出II类场地更为细致的划分方法,并给出各类场地地震动参数变化的经验关系式及其系数值。     

北京地区中硬场地对地震动加速度反应谱的放大效应研究

当前,合理确定地震动峰值加速度与反应谱特征周期是工程场地地震动参数确定工作的主要内容。本文以北京地区典型中硬场地为研究对象,分析场地条件对不同周期地震动反应谱值的影响。首先,计算不同震级、震中距条件下的基岩地震动加速度反应谱,合成基岩输入地震动时程;再利用110个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析中硬场地条件对不同输入环境下的地震动加速度反应谱值的放大效应。结果表明,中硬场地对高、中频震动放大效应明显,尤其是对0.2-0.5s周期段地震动加速度反应谱值的放大倍数大多在1.3以上;场地覆盖层厚度变化对不同频段地震动加速度反应谱值的放大倍数所产生的影响是不同的,与场地自振周期的相关性很强;在不同的地震动输入环境下,中硬场地对不同频段地震动加速度反应谱的影响是不同的,这一结论对实际的抗震设防工作具有一定参考价值。     

集集地震中场地条件对地震动特性的影响

文中将921台湾集集地震主震的404组强震记录按照不同震中距和场地类别分组,对加速度水平分量和垂直分量的持时、峰值加速度(PGA)、包络线、反应谱比值进行了统计分析。结果表明,场地条件对不同分量加速度时间历程的若干特征有显著的影响,而且比较复杂。此外,断层方向对地震动水平特性也有一定的影响。具体研究结果为:1)地震动水平分量的持时随着场地依次变软而增大;2)断层方向对PGA衰减特征有一定影响;3)不同震中距离和场地条件下集散的时间里程的包线基本上都是单峰点的时间函数;地震动加速度水平分量包络线与竖向分量包络线有明显的不同;4)在震中距相同的条件下,场地愈软弱,周期愈短,谱比值EW/SN愈接近1。场地愈软,在短周期(<0.1s)段,V/H谱比值是变大的趋势,而在长周期(>特征周期)段则是变小的趋势;而且相对来说V/EW谱比值随场地变软而减小的趋势相对要强一些     

基于振动台试验的黄土场地效应研究

地震作用下黄土场地对地震波不同分量的放大效应影响显著。针对黄土高原典型黄土场地在地震作用下的放大效应,设计并完成大型地震模拟振动台试验,通过输入不同强度的地震动荷载,研究黄土场地加速度（PGA）放大系数、傅里叶谱、加速度反应谱、H/V谱比与地震动强度和场地高度的变化规律,揭示地震波不同分量对黄土场地效应的影响。结果显示：黄土场地对地震波的水平分量具有明显的放大效应,对地震波垂直分量的放大效应影响较小;随着高程的增加,地震波水平分量PGA放大系数呈现非线性变化;随着地震动强度和高程的增加水平分量卓越频率的频段和幅值逐渐增加,卓越频率向低频偏移,放大倍数呈现出非线性特性。     

地震动加速度反应谱场地条件影响调整系数研究

场地条件对地震动特性影响显著,在抗震设计反应谱的确定过程中,需根据场地条件对加速度反应谱予以相应的调整。已有场地条件影响调整方案研究成果,均基于数值模拟或局部地区强震动记录统计,多数仅给出了峰值加速度PGA场地条件影响调整系数,对非线性的考虑缺乏观测数据依据。为此在全球强震动记录统计获得的PGA归一化加速度反应谱和日本钻井台阵记录获得的加速度反应谱平台值非线性衰减指数的基础上,结合钻孔模型数值模拟和近期研究成果,建立了考虑场地条件影响非线性的地震动加速度反应谱场地条件影响调整系数方案。     

鲁甸地震强震动记录与地震动衰减模型的对比研究

利用2014年鲁甸M_S6.5地震断层距小于300 km的32个自由场地观测台站的地震动加速度记录,分析了地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)的空间分布特征,并对已有地震动衰减模型中的NGA-West2四个模型和1个中国川藏区模型进行了比较分析.研究表明,地震动PGA和PGV衰减最快的方向与断层主破裂方向一致.在整个断层距(R_rup)范围内大多数台站的地震动PGA、PGV和加速度反应谱值(Sa(T=0.1、5.0 s))均位于NGA-West2四个模型预测曲线的±1倍标准差之外.PGA、PGV和Sa(T=5.0 s)的事件内残差均值在-1.43~-0.74之间.Sa(T=0.01~5.0 s)事件内残差均值在整个距离范围内均表现出系统性偏负.NGA-West2四个模型的PGA事件内残差的空间分布特征相似,其最大正值和最大负值分布区域的震源-场地方位角约为-90°和90°,与主破裂断层方向垂直,所处地势较为平坦且台站场地V_S30相对较大.NGA-West2四个模型总体上会较大地高估鲁甸地震整个断层距范围内各个周期尤其是短周期(T < 1.0 s)的地震动加速度反应谱值.考虑本地区实际地震资料的中国川藏区地震动衰减模型也会在一定程度上高估鲁甸地震大多数台站的地震动加速度反应谱值,但是相对于NGA-West2四个模型,其预测值更接近鲁甸地震的实际观测值.

     

场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

输入地震动相位特性对不同类别场地土层地震反应影响

以某Ⅷ度设防区基岩场地地震危险性计算为基础,拟合不同随机相位的人造地震动时程作为输入,采用一维等效线性化方法,计算了Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类典型场地的土层地表地震反应。结果表明:(1)在不同地震动强度、不同随机相位基岩时程输入条件下,对不同类型场地土层地震反应计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差差别较大,地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;在反应谱特征周期2.0 s内,地表峰值和反应谱值变异系数随输入地震动强度的增大有增大趋势;(2)采用统计学方法计算给出了不同场地类别的基岩输入随机相位样本时程的必要数量,不同场地类别不同地震强度输入条件下所需要的最少样本量不同。在输入地震动强度不大(PGA0.20 g)且满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,不同类别场地至少需要15组不同随机相位的基岩时程,基本能满足均值统计要求;在输入地震动强度较大(PGA≥0.20 g),满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,至少需要30组不同随机相位的基岩时程,才能满足均值统计要求。     

高山峡谷场地地震动水平峰值加速度传播特性研究

建立了高山峡谷场地的动力计算模型,分析了攀枝花地震动作用下场地水平峰值加速度(HPA)的衰减效应,研究了不同参数对场地HPA传播特性的影响。数值分析结果表明:HPA随深度增加而衰减,HPA在坡脚处比在峡谷处要低一些;在山顶处有放大效应,但放大系数比实际震害要小一些;HPA衰减程度随着阻尼比和模型深度的增加而增加,随着坡比增加而减小,且不受输入地震动峰值加速度影响;在不同频谱特性地震动作用下,当地震波的卓越频率接近计算模型的自振频率时,场地衰减程度会随之增大。     

基于等损伤的主余震序列型地震动PGA放大系数谱研究

大地震发生后往往会伴随强余震发生,强烈余震会加重结构的破坏程度,在抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响是一重要课题。采用NGA-West2数据库建立主余震序列型地震动记录数据集,基于损伤等效思想定义主余震作用下PGA放大系数α,针对单自由度体系结构,通过动力时程分析建立不同相对强度、不同场地条件下平均PGA放大系数谱,进一步通过回归分析构建PGA放大系数谱的预测方程,分析统计结果的离散性。结果表明：PGA放大系数谱受场地条件影响较小,受主余震相对强度影响显著;放大系数谱值随周期增大而减小。谱预测方程能够提供目标损伤下结构的主震PGA放大需求,并可以作为设计谱调整系数使用,以实现在结构抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响。     

震级、震中距和场地类别对加速度谱与伪加速度谱关系的影响

加速度反应谱（Sa）和伪加速度反应谱（PSa）在结构抗震设计中均起着至关重要的作用,然而目前大多数抗震规范都只规定了其中一种反应谱。明确两者的关系有助于从规定谱得到所需的另一种谱。现有关于Sa与PSa关系的研究大多只局限于分析结构阻尼比和周期的影响,最近研究表明,震级、震中距和场地类别对两者的关系也有影响。文中首先通过对大量地震动记录（16 660条地震加速度时程）的统计分析,系统地探讨了震级、震中距和场地类别对Sa与PSa关系的影响。结果表明：（1）震级对Sa与PSa关系的影响非常显著,Sa与PSa的差异随着震级的增大而缩小;（2）场地类别的影响弱于震级且与震级大小有关,不同震级条件下场地类别对Sa与PSa关系的影响规律不统一;（3）震中距的作用很小,可以忽略其对Sa与PSa关系的影响。最后基于这些结论,通过非线性回归分析,建立了考虑震级和场地类别的Sa与PSa的转换表达式。     

四川雅安地区场地地震动影响特征分析

为分析雅安地区场地结构引起的震动特性,选取该地区重大安评项目中的实际测试钻孔进行场地地震反应分析,采用等效线性化方法,并以NGA强震记录为输入,开展场地反应计算,在全面分析该地区场地地震特征的基础上,以峰值速度为参数指标,研究场地条件引起的峰值速度放大效应。研究结果表明,雅安地区场地卓越周期约为0.2 s,自振周期为0.2 s的建筑结构破坏相对严重;随着基岩峰值加速度的增大,峰值速度呈增大趋势,峰值速度与峰值加速度变化趋势并非完全一致,分析场地效应时应考虑多种地震动参数的变化规律;不同地震输入下峰值速度放大系数为1～1.8;峰值速度放大系数kv在不同强度基岩输入下,大致呈随等效剪切波速的增大而减小的趋势,软土场地更易引起场地峰值速度的放大,这种现象在芦山地震中较为明显。     

考虑近断层方向性效应及土层非线性影响的场地概率危险性分析

针对一典型砂土场地基于等效线性分析方法,研究了土层对输入近断层地震动脉冲特性的影响。选取两组近断层脉冲和非脉冲地震动对地表加速度反应谱放大系数进行了对比研究。结果表明：基岩非脉冲地震动经过土层的高频滤波作用传至地表后有转换成脉冲地震动的可能;基岩脉冲地震动经土层传播至地表后仍具有脉冲特性,部分含有潜在第二脉冲的地震动由于共振作用会产生附加脉冲。与非脉冲地震动相比,脉冲地震动会引起土层较强的非线性响应,导致加速度反应谱放大系数随基岩加速度值的增大衰减较快;而对于长周期加速度反应谱（3 s）,脉冲地震动引起的放大系数在基岩加速度大于0.1 g时远大于非脉冲地震动引起的放大系数。最后通过回归分析得到场地放大系数方程,建立了一种考虑近断层脉冲特性及土层非线性相互影响的场地概率地震危险性分析方法。     

考虑近断层方向性效应及土层非线性影响的场地概率危险性分析

针对一典型砂土场地基于等效线性分析方法,研究了土层对输入近断层地震动脉冲特性的影响。选取两组近断层脉冲和非脉冲地震动对地表加速度反应谱放大系数进行了对比研究。结果表明：基岩非脉冲地震动经过土层的高频滤波作用传至地表后有转换成脉冲地震动的可能;基岩脉冲地震动经土层传播至地表后仍具有脉冲特性,部分含有潜在第二脉冲的地震动由于共振作用会产生附加脉冲。与非脉冲地震动相比,脉冲地震动会引起土层较强的非线性响应,导致加速度反应谱放大系数随基岩加速度值的增大衰减较快;而对于长周期加速度反应谱（3 s）,脉冲地震动引起的放大系数在基岩加速度大于0.1 g时远大于非脉冲地震动引起的放大系数。最后通过回归分析得到场地放大系数方程,建立了一种考虑近断层脉冲特性及土层非线性相互影响的场地概率地震危险性分析方法。     

基于强震动观测记录的新疆南天山地区地震动特性统计分析

将布置在南天山地区的71个强震动台站从2007～2018年记录到的732组强震动加速度记录按照不同震级、震中距和场地类别分组,对加速度水平向分量和垂直向分量的加速度峰值(PGA)和放大倍数谱(β谱)及其特征周期(T_s)和持时进行了统计分析。结果表明:(1)三分量PGA随震中距的变化规律符合已有的衰减关系。地震波的传播规律和特殊的地壳构造会影响同类震级和场地条件下的PGA大小。场地条件对水平向不同分量的PGA的影响有不同的特点或规律;(2)地震动垂直向分量T_s总体上小于水平向分量T_s。随场地依次变软,水平向分量T_s逐渐增大;而垂直向分量T_s随场地类别的变化规律不明显。随震级和震中距的增大,T_s有逐渐增大的趋势;(3)场地类别对地震动水平向分量的持时有一定的影响,随着场地依次变软,持时会有些增大,对于垂直向分量,则没有明显的规律。     

2017年九寨沟MS7.0地震场地特征分析

场地条件对地震动具有较大影响, 研究不同场地条件下的地震动特征对地震动的校正具有重要意义。 本文以九寨沟地震为例, 收集了66个台站的198条三分量强震观测记录和SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)公里格网的DEM(Digital Elevation Model)数据, 从多个角度对场地特征进行分析。 首先根据坡度法使用DEM数据对九寨沟特征进行了场地分类, 然后讨论了不同场地类型下的加速度时程、 加速度反应谱、 地震动衰减等地震动特征。 研究表明, 缺少实测资料的情况下, 地形坡度可以作为Vs30(地表以下30 m范围的平均剪切波速度)的一种替代指标, 利用坡度法可以较快速地对场地进行分类; 利用强震观测记录能够从多角度对台站的场地特征进行分析, 不同场地类型对地震动影响不同, 其中, 土层对地震动具有明显的放大效应。 该结论可以为地震动结果的校正提供依据。