基岩上均匀场地中透镜体对地震动的非线性放大作用

本文采用有限元方法研究基岩上均匀场地中透镜体对地震动的非线性放大作用,分析非线性放大作用和线性放大作用的差别,以及透镜体埋深、宽度、厚度以及输入地震波幅值和频谱等因素对非线性放大作用的影响.研究表明,透镜体的存在对地震动有显著的非线性放大作用,该放大作用可达30%;非线性放大作用一般小于线性放大作用;透镜体宽度对地表加速度反应谱的影响较大,埋深和厚度对地表加速度反应谱的影响较小;输入地震波幅值和频谱也有很大的影响.     

深厚软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响

工程场地中透镜体对地震动具有重要影响,但目前对该问题的研究比较少,尤其是深厚软土场地中的透镜体问题还鲜有研究。本文采用有限元-间接边界元耦合法,建立非线性土-结构动力相互作用模型,并对方法计算精度进行了验证。论文首先比较了弹性基岩模型和刚性基岩模型的差别,建议采用更接近实际的弹性基岩模型研究深厚软土场地中的透镜体问题。然后在考虑场地土体和透镜体介质非线性的基础上,系统地研究了深厚软土场地中透镜体宽度、厚度和埋深对上部结构地震响应的层间位移角、加速度及基底剪力的影响。研究表明,透镜体的存在可能会明显改变上部结构的动力响应,上部结构的动力响应可能会明显放大。透镜体宽度、厚度和埋深对结构动力响应均有很大影响。     

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。     

基岩人造地震动随机数对地表地震动参数的影响

随机数是人工合成基岩地震动输入的必备参数,对地表地震动参数有一定影响。以某实际化工工程场地剖面及其基岩加速度反应谱为基础,调整随机数,人工合成不同的基岩加速度时程,以此为输入,计算场地地表地震动参数,并对比不同随机数下地表加速度反应。对比结果表明,相同的场地和基岩反应谱输入,不同随机数对应得到的地表反应谱高频部分(0.2s)影响显著,而对地表反应谱周期部分(0.2s)影响不大,其中峰值加速度差别最为显著,输入地震动强度越大差别越大,大震输入下可达到60gal,有可能影响烈度判断结果。基岩人造地震动随机数主要影响峰值加速度和地表反应谱高频部分,基本不影响反应谱长周期部分。     

基于动力有限差分法的典型海域自由场二维地震反应分析

以我国近海海域工程场地为研究对象,充分考虑上覆海水的自重影响,构建典型的饱和海底自由场计算模型,运用动力有限差分法开展二维地震反应分析,探讨以不同幅值的SV波、P波作为基底输入条件下上覆海水厚度对海底地震动峰值和反应谱的影响,总结上覆有水和无水场地的地震动结果差异,并分析差异产生的原因。结果表明:当基底输入SV波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度小于上覆无水场地地表峰值加速度,海水层厚度对峰值加速度的影响可以忽略;当基底输入P波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度大于上覆无水场地地表峰值加速度,且随着海水层厚度的增大,海床表面峰值加速度逐渐减小。      

黄土高填方场地地震动参数特性分析

削山造地后形成的黄土高填方场地对地震动参数特性影响较大。以实际工程项目为研究对象,构造不同填土高度的计算剖面,采用一维等效线性化方法计算土层地震动参数,分析基岩地震动输入参数和填土高度对场地地表放大效应的影响。研究表明:场地地震放大系数随填土层的高度增加呈递减趋势。在多遇地震动和基本地震动作用下,场地地震放大系数递减速度比罕遇地震动和极罕遇地震动作用下要大。当填土高度达到一定程度后放大效应趋于平稳;填土高度的变化,会改变地表加速度反应谱的形状。填土高度越大,地表反应谱长周期的频谱成分越显著,反应谱曲线向后移,反应谱峰值点均明显向长周期移动,并出现多个峰值点,反应谱特征周期值变大;下伏基岩的刚度越大,地表峰值加速度的放大效应越大。地表加速度反应谱特征值相比变小。当填土高度增大到一定程度时,下伏基岩的种类对地表地震动特性影响则不明显。该研究成果对高填方场地的地震安全评价和结构抗震设计提供参考。     

地铁隧道群对地震动的放大作用

本文采用有限元方法在时域内研究了基岩上均匀场地中隧道群对地震动的放大作用,分析了隧道间距、人射地震波频谱等因素对隧道群附近地表地震动反应谱的影响.研究表明,隧道群对地震动具有显著的放大作用,放大作用的大小与隧道间距和人射地震波频谱有着密切关系;隧道之间存在相互作用,加速度峰值的最大值多大于单隧道情况,且水平加速度峰值的...     

硬夹层埋深对场地地震动参数的影响

选取某重要工程场地A3钻孔的厚度、剪切波速、密度等实际勘探数据,通过改变硬夹层的埋深,分析硬夹层不同埋深、不同地震时程对场地地震动参数的影响。研究结果表明:在硬夹层厚度不变和模型总厚度不变的情况下,地表水平向的峰值加速度随硬夹层埋深的增大而增大,但增幅逐渐减小;硬夹层埋深到达一定深度时不再影响地表水平峰值加速度;随着硬夹层埋深的增加,整个反应谱的谱值普遍增大。     

SH波入射时凸起场地的地形和土层放大效应

基于间接边界元法,首先采用Ricker波作为输入波,分别研究了SH波入射时均匀半空间凸起场地、两侧含覆盖土层的岩质凸起场地、匀质土质凸起场地、异质土质凸起场地的波传播特征,同时比较了凸起地形与土层对Ricker波的放大效应,研究表明,覆盖土层能增强场地对地震动的散射和反射效应并延长地震动持时,土层对地震动的放大效应比凸起地形对地震动的放大效应更为显著。在此基础上进一步以Taft波、El Centro波和天津波作为输入地震动,研究了异质土质凸起场地的地震响应,就本文所考虑的模型而言,这3种地震动输入下得到的凸起场地对地表加速度反应谱峰值的放大幅度分别为102.9%、149.9%和186.7%,大大高于建筑抗震设计规范中为考虑地形效应而对水平地震影响系数最大值进行增幅的取值。     

填海场地软弱夹层的地震响应特征分析

基于深圳市前海自贸区填海场地某一典型的含软弱淤泥夹层钻孔剖面,对填海场地中软弱夹层的厚度和埋深对地面运动特性的影响进行分析。将原软弱夹层按2 m、4 m、6 m、8 m、10 m厚度,0 m(地表)、5 m、10 m、15 m、20 m、30 m、45 m(层底)埋深,构造出35个土层模型。利用土层一维等效线性化分析方法对上述35个土层模型进行不同超越概率地震动输入下的地震反应分析,结果表明:当输入地震动一定时,随着软弱夹层埋深的增加,地表加速度峰值放大倍数k逐渐减小,埋深超过一定深度后,k值小于1;随着软弱夹层的厚度增大,加速度峰值放大倍数k先增显大后减小;随着输入地震动的增大,各工况下地震地表加速度峰值放大倍数k相应都减小,地表加速度峰值减小明显。     

饱和砂土透镜体液化对建筑物地震反应的影响

采用一种能分析有结构物存在的场地地震液化问题的二维有效应力有限元分析方法,研究饱和砂土透镜体液化对建筑物地震反应的影响。计算中采用了更为合理的迭代方式处理土的非线性,考虑了Ｋｃ对孔压的作用,引入了透射边界。取建筑物为短周期结构。考虑了透镜化宽度、厚度、埋深以及输入地震动类型幅值对结构加速度反应的影响。计算结果表明：（１）所采用的方法与已有的模型实验结果有很好的对应关系,可用于招考莪存在下的场地砂土     

A Study on the Influencing Factors on Ground Motion in a Valley Site

A trapezoid valley site is chosen as a research site, and according to numerical models based on orthogonal design, the factors influencing ground motion in the valley site are studied with two-dimensional finite difference method. The influencing factors are ranked, and then the calculation results are verified by ground motion analysis. The conclusions are as follows: there are four factors that have important effects on ground motion of trapezoid valley sites, but the effects are different as the location of sites changes, the influencing factors rank differently with different site locations;The ranking of the influencing factors is the same for all the sites located within a distance of 40m from the valley''s side, among them, the most effective one is the valley slope angle ranks,followed by depth-to-width ratio, overburden thickness, at last the input ground motion intensity. The impact of the factors on surface ground motion is roughly the same in the valley sites within a certain distance to the valley side,and the geometric parameters of the valley terrain play a greater part in influencing ground motion. With the increase of distance away from the valley''s side, the ranking of the influencing factors also changes, the rating of slope angle moves backward, the ranking of the input ground motion and overburden thickness move ahead. The effect of valley geometric parameters on ground motions is gradually weakened, but the effect of other two influence factors are gradually increased, similar to cases of a horizontal layered site. Strong motion records in Anning River valley site were analyzed,and the results show that the valley topography has a significant amplification effect on ground motion, and that the numerical results of this paper are credible.     

地震动河谷场地效应研究

本文以梯形河谷场地为研究对象,采用二维显式有限差分和透射人工边界理论,根据设计的正交表建立计算模型,计算分析了梯形河谷场地对地震动的影响因素,对其影响程度进行了排名,并采用强震记录分析法对计算结果进行了初步验证。结果表明,4个因素对梯形河谷场地的地表地震动有重要的影响,但是其影响程度随着位置的变化表现也不同,不同位置的影响因素排名不同;距河谷谷坡40m以内的场地,各影响因素排位相同,首位是河谷坡角,其次是深宽比、覆盖层厚度,最后是输入地震动强度,因此,河谷场地距谷坡一定距离时各因素对地表地震动影响程度基本相同,该段场地河谷地形的几何参数对地震动影响起较大作用;随着场地距河谷谷坡越远,影响因素的排位也发生了变化,总体上是坡角排位后移,输入地震动和覆盖层厚度排位前移,河谷几何参数对地震动影响逐渐减弱,覆盖层厚度和输入地震强度2个因素的影响逐渐加大,该段场地对地震动影响与水平成层场地类似。对安宁河河谷场地强震记录分析验证的结果表明,河谷地形对地震动有显著的放大作用,同时也验证了本文的数值模拟结果是可信的。     

天津软弱土场地土层地震反应实例分析

对场地土层地震反应分析的主要方法进行介绍,在天津软弱土场地（Ⅳ类场地）上分别采用等效线性化和逐步积分的方法进行土层反应,并把土层反应得到的结果与天津地区Ⅳ类场地上的实际强震记录对比,发现等效线性化方法适用于天津软弱土场地土层地震反应。对软弱土场地土层地震反应结果进行分析,把该结果与GB50011—2010《建筑抗震设计规范》中相应的参数进行对比,分析两者之间的差别,为天津软弱土场地的抗震设防提供合理的建议。     

Diffraction of obliquely incident waves by a cylindrical cavity embedded in a layered viscoelastic half-space

The three-dimensional harmonic response in the vicinity of an infinitely long, cylindrical cavity of circular cross-section buried in a layered, viscoelastic half-space is obtained when the half-space is subjected to homogeneous plane waves and surface waves impinging at an oblique angle with respect to the axis of the cavity. The solution is obtained by an indirect boundary integral method based on the use of moving Green's functions for the viscoelastic half-space. Numerical results describing the motion on the ground surface and the motion and stresses on the wall of the cavity are presented for obliquely incident P-, SV-, SH- and Rayleigh waves with different horizontal angles of incidence.     

Amplification of in-plane seismic ground motion by group cavities in layered half-space (Ⅰ)

Amplification of in-plane seismic ground motion by underground group cavities in layered half-space is studied both in frequency domain and time domain by using indirect boundary element method (IBEM), and the effect of cavity interval and spectrum of incident waves on the amplification are studied by numerical examples. It is shown that there may be large interaction between cavities, and group cavities with certain intervals may have significant amplification to seismic ground motion. The amplification of PGA (peak ground acceleration) and its PRS (peak response spectrum) can be increased up to 45.2% and 84.4%, for an example site in Tianjin, under the excitation of Taft wave and El Centro wave; and group cavities may also affect the spectra of the seismic ground motion. It is suggested that the effect of underground group cavities on design seismic ground motion should be considered.     

Predicting strong motion parameters for the Chamoli earthquake of 28th March, 1999, Garhwal Himalaya, India, from simplified finite fault model

State of Uttaranchal in the northern part of India in the Garhwal Himalaya was hit by the Chamoli earthquake on 28th March, 1999 (GMT). This earthquake was recorded on a strong motion array installed in this region. The maximum peak ground acceleration of 353 cm/sec² was recorded at an accelerograph located at the Gopeshwar station at an approximate epicentral distance of 14 km. The simplified method of Midorikawa (1993) has been used to model finite fault responsible for causing the Chamoli earthquake. This method is based on the Empirical Green's Function (EGF) technique of Irikura (1986).Modifications in this method have been made to include layered earth model and transmission effects at each boundary by Joshi (2001). Rupture causing the Chamoli earthquake is placed in two structural models of the earth in this work: one is a homogeneous half space and other is the multi layered earth model. Comparison in terms of root mean square error (RMSE) is made between the simulated and actual strong motion parameters like peak acceleration and duration. It is seen that the introduction of multi layered earth system in this simplified technique is capable of significantly reducing the RMSE in observed and predicted strong motion parameters and defining the attenuation rate for peak ground acceleration of this earthquake.     

层状介质对破裂过程的影响

震源动力学中破裂产生的地震动在层状介质中的传播模拟,是地震学以及地震工程学研究的前沿课题之一。本文通过建立精确的三维模型,选取具备灵活网格、高精度高效率计算性能的谱元法,利用有效抑制伪震荡的时间域离散方法——加权速度Newmark方法以及多次透射人工边界条件,进行了SCEC/USGS基准项目中TPV5模型的地震破裂过程模拟,得到基于层状介质模型和均匀介质模型（后者采用相同破裂模型）的埋深2km的震源参数结果。将二者进行对比,并具体分析破裂面位错、地震矩、破裂传播时间、上升时间和地表位移,发现层状介质对破裂过程的传播影响较为明显:① 层状介质的存在整体增加了破裂面上的位错,在层状介质模型下计算得到的地震矩约是均匀介质模型结果的1.3倍,因此认为层状介质增强了地震破裂过程中的能量释放;② 层状介质的存在使得破裂传播至地表的速度减慢,并缩短了地表各点的上升时间,增强了地表的地震动响应;③ 层状介质对于地表位移有着明显的增加作用,同时协同破裂面上的初始应力异常区域对位移峰值中心的改变有显著影响。④ 介质分异面附近地震动强烈。对结果进行整理后发现,在具有地下层状介质的地区要充分考虑层状介质产生的场地效应,否则可能会低估该地区的地震危险性。     

基于实测记录分析场地因素对海底地震动特性影响

目前基于海底实测记录的分析发现海底与陆地地震动特性存在明显差异,但难以进一步确定海底地震动特性的影响因素。在以往研究的基础上对比同次地震中相邻海底台站间地震动特性的差异,并分析造成差异的原因。以日本K-NET地震台网中6个海底强震台站及其相邻不同场地条件陆地台站监测的8次强震记录为研究对象,通过分析强震记录的峰值加速度、水平放大系数谱、竖向与水平反应谱的比谱等,对比分析不同海底台站地震动的特性,以及海底台站与相邻不同场地条件陆地台站地震动特性的差别。研究发现：（1）海底与陆地竖向地震动存在明显差异;（2）不同海底台站间地震动特性亦存在较大差异和明显的规律性,海底场地条件、地形等场地因素对海底地震动特性的影响较大;（3）海底水平向地震动反应谱的特征周期较大,谱特性介于陆地中硬土与软土场地间。