华北盆地Lg波衰减及台站场地响应特征

华北盆地是中国大陆地震活跃区之一,通过地震波衰减及场地响应参数研究该区构造介质属性及台基属性对地震预测预报、灾害评估具有重要意义.基于Lg波谱比的联合反演方法是获得地震波衰减参数及场地响应的有效方法,通过随机重采样方法可以检验解的稳定性.使用华北盆地68个台站记录的2004—2008年的149次地震,震级M_L为1.7~5.3的震中距为100~600 km,按信噪比大于2的标准挑选有效垂向记录1 000多条,地震射线较好地覆盖了华北盆地38°N~41°N、114°E~120°E区域.采用2.60~3.65 km/s的速度窗截取Lg波形并转化为频谱,研究频率范围为1~7 Hz,频率间隔0.2 Hz.计算得到的地震波衰减品质因子Q(f)与频率f的关系可表示为Q(f)=125±4.4f0.86±0.03,研究区为低Q₀(对应频率1 Hz),高频率依赖性的构造活跃区.基岩台站对地震波没有表现出明显放大作用,黄土沉积台站低频端比高频端明显放大;场地响应波动较大台站其解的标准偏差也大,说明场地响应的不稳定性体现了台基属性的非稳定性特征.      

可液化场地微型桩地震响应特性研究

可液化场地微型桩的地震响应分析是确保工程安全和优化抗震设计的前提。应用动态离心机试验和三维有效应力数值分析方法,研究了微型单桩桩台的侧向变形和加速度、不同埋深桩身弯矩、可液化场地的加速度及超孔隙水压力等响应特征。首先开展了相对密实度为57%饱和土层、输入波是频率为1 Hz和峰值加速度为1.516 m/s2正弦波的微型桩40 g动态地震响应离心机试验,进而应用基于多重剪切机构塑性模型和液化前缘状态面概念的三维有效应力分析方法,反演了试验结果,并进行了对比分析,结果表明,数值模拟与离心机试验结果吻合,液化场地特性控制着建于其中微型桩的地震响应特征,微型桩桩台的水平变形和残余变形可达78、30 mm,桩身最大弯矩和最大残余弯矩呈现向桩身底部迁移特点,同时表明,基于动态土工离心机试验和数值分析相结合的研究方法,分析可液化场地微型桩地震响应特性是有效可行的,研究结论为可液化场地微型桩的抗震设计提供了可靠的依据和参考。     

粉质黏土重塑试样在小应变条件下变形特征的试验

采用具有高精密局部位移传感器的三轴测试系统，对粉质黏土重塑试样在小应变条件下应力应变关系和剪切模量的变化规律及其影响因素进行了试验，结果表明：即使在极小应变条件下（0.0008％≤｜εs｜≤0．0021％），应力应变关系也一直保持高度非线性；在小应变条件下粉质黏土具有很高的剪切模量，且在一个很小的应变范围内迅速衰减，最后趋于一定值；剪切模量与应力状态、应力历史以及当前的加卸载方向有关，当应力方向与历史应力方向一致时，其衰减速率较快。     

虚拟场地上杭州地铁隧洞开挖数值模拟

根据杭州市4 000多个综合钻孔资料,利用MapX组成的计算机虚拟场地,并在其上集成了ABAQUS等成熟的计算机软件,对正在建设的杭州市地铁1#线上任意处,在计算机上点击鼠标后,即进行隧洞、衬砌的应力、应变分析与地面沉降计算。由于分析、计算能随时随地地快速进行,故能同监理数据对照。对保证工程安全施工有较大的裨益。     

西安典型地裂缝场地地脉动测试及地震响应特征分析

西安地裂缝广泛发育,严重的制约了城市的建设和规划。地裂缝的存在使得建筑场地在地震作用下表现出不同的地震响应特征,因此,研究西安地裂缝场地地震响应特征对地裂缝场地的建筑抗震设防具有重要意义。以西安地区典型地裂缝为研究对象,通过野外调查获得了西安地裂缝场地特征;在此基础上选取典型地裂缝场地,通过地脉动现场测试方法,获取了地裂缝场地卓越频率这一反映地层动力特性的重要参数,通过不同测点傅里叶谱分析得出了场地动力响应规律抗震设防距离。研究表明：西安地裂缝场地的卓越频率在2.79～3.16 Hz,平均卓越频率为2.96 Hz;地裂缝处场地地震响应明显,随着距地裂缝距离的增加场地地震响应逐渐减小,影响范围为15 m左右;地裂缝场地地震响应放大倍数上盘大于下盘,表现出“上盘效应”,放大倍数在1.64～2.38。研究结果对西安地裂缝场地工程抗震设防具有重要意义。     

隧道地震响应数值模拟研究

在进行隧道地震响应的数值模拟研究时, 横向计算范围和人工边界等对计算结果有很大的影响。本文以黄草坪隧道为研究对象, 应用有限差分程序FLAC3D对其进行地震响应的数值模拟研究, 将横向计算范围分别取为隧道洞径的5倍、6倍、7倍、8倍、9倍和10倍, 并分别采用FLAC3D中的截断边界、自由场地边界和粘性边界进行计算。研究结果表明, 当地震波为P波时, 横向计算范围取为洞径的7至8倍, 人工边界采用自由场地边界或粘性边界是比较合理的。     

不同岩性渗滤液污染场地中污染物衰减的模拟

选用细砂、粉砂、粘土和土壤为材料,通过4个系列的静态实验来研究不同岩性的垃圾渗滤液污染场地中pH、NO₃-N、NH₄-N、有机质及生物活性随时间的变化趋势及其相关性分析。实验结果表明,对于4种介质的pH而言,细砂>粉砂>粘土>土壤;对于NH₄-N、有机质和生物活性而言,均为土壤>粘土>粉砂>细砂;而对于NO₃-N而言,实验初期是土壤>粘土>粉砂>细砂,中期是细砂>粉砂>粘土>土壤,末期是土壤>细砂>粉砂>粘土。同时,综合4种介质中各指标的时间变化趋势利用SPSS进行相关性分析得到,在模拟垃圾渗滤液的污染场地中pH与有机质有很好的负相关性,相关系数为-0.649;有机质与生物活性有很好的正相关性,相关系数为0.640;NH₄-N与生物活性有很好的正相关性,相关系数为0.757。     

北京延庆新城规划区场地动力响应数值模拟

在地震多发的中国内陆环境下,场地稳定性评价越来越引起重视。为了研究北京延庆新城规划区大型场地动力响应特征,在分析延庆新城规划区第四纪覆盖层和断裂的空间分布规律基础上,基于数值模拟方法,运用有限差分数值模拟软件FLAC3D建立了规划区三维仿真模型,并对新城规划区场地动力响应进行了仿真,最后通过定义场地速度响应系数来刻画场地动力响应特征。结果表明：对于“土岩组合”的典型场地,在低频剪切波的激励下,第四纪覆盖层的厚度将引起不同程度的场地速度响应,第四纪覆盖层越厚,场地速度响应系数越大,动力放大程度越高;对于下伏断裂的复杂场地,剪切波传播路径变得极其复杂,断裂对地表速度响应系数有放大作用,放大程度与断裂分布形式和发展规模有关。     

考虑场地和震源机制的近断层地震动衰减特性的研究

在收集了世界范围内自由场地的近断层地震记录基础上 ,综合考虑台站场地和震源构造机制的差别 ,应用统计分析方法对近断层地震动的峰值加速度、峰值比、特征比值及特定周期处的反应谱的衰减关系进行了研究 ,并和集集地震得到的结果进行了比较 ,发现场地和震源机制的共同作用对近断层地震动的影响是很显著的 ,为抗震设计规范的研究提供了参考     

地震载荷下核岛动力响应数值模拟

核电作为清洁型能源具有广阔的发展前景,研究核电站的地震响应具有重要意义。建立了AP1000核岛的有限元模型,进行模态分析获取核岛的振动形态。用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场地基,并考虑基础埋置及土与结构相互作用,开展了不同地基条件下的核岛地震响应分析。结果表明：随着地基刚度的增加,核岛节点的响应加速度幅值增大,而加速度反应谱峰值对应的周期减小,核岛节点应力增大,但其相对位移减小;考虑土与结构相互作用之后,软弱地基的响应加速度峰值大幅减小,地基加速度反应谱峰值对应的周期增加,土与结构相互作用对此类地基上核岛的地震输入有较大影响;对于坚硬岩石地基,土与结构相互作用对地震输入的影响可以忽略。     

输水隧道地震响应的多物质ALE数值分析

为研究浅埋输水隧道内部流体对隧道地震响应的影响,考虑黏弹性人工边界、土壤的非线性、隧道结构刚度有效率及流-固耦合作用,建立了双线隧道-土体-流体相互耦合作用的力学模型。通过刚度折减试验得到衬砌环环向、径向、轴向刚度,进而引入正交各向异性连续材料作为衬砌材料模型。采用基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）描述法的流-固耦合方法,对上海某大直径双线输水隧道在流体作用下的地震响应进行了分析。通过与等效密度法对比,验证耦合模型对于处理输水隧道多物质非线性耦合抗震问题的可行性。计算结果表明,在水平方向地震激励下,无论一致激励或是非一致激励流体对隧道地震变形和内力都有较大影响,但对位移影响较小;对于不同隧道内水量,隧道弯矩均集中于衬砌隧道45°交叉斜线位置;相比于一致激励,非一致激励增强隧道地震位移和变形响应是明显的。     

单程波法地震波衰减特征数值模拟分析

在非均匀粘弹性介质中,地震波衰减研究能够有效揭示地层吸收特性对地震波的影响。这里从单程波方程出发,结合粘弹性介质中的复波数理论,考虑介质的横向变化,采用分步傅立叶波场延拓技术,推导出适用于横向变速介质的带Q地震记录计算公式,最后将此方法应用于四个不同含Q地层模型。试验表明：单程波法计算速度快,波场信息简单清晰,易于深入分析和反演算法的建立。并且,Q值对地震波波形、能量、频率等都产生了较为明显的影响,对实际资料能量补偿、地震资料分辨率的提高,以及利用衰减特征进行储层识别有一定指导价值。     

考虑温度效应的井壁竖向附加力反演分析

为了分析考虑温度应力后作用于深厚表土层立井井壁竖向附加力,建立了由于立井内、外壁温度差产生的温度自应力和径向膨胀受阻产生的温度应力解析式。基于井壁是由于竖向应力超过钢筋混凝土井壁极限抗压强度而发生破裂的事实,对作用于井壁上的温度荷载、自重、水平侧压力和竖向附加力在井壁内产生的竖向应力分量进行了分析,结果表明,竖向附加力是导致井壁破裂的最主要因素,温度应力也是诱发井壁破裂的重要因素。同时在考虑井壁温度应力和井壁破裂特征的基础上,利用井壁结构设计理论通过反演分析得到了地层疏水沉降时井壁承受的最大竖向附加力的数值,为新建井壁设计和已建成投产井壁的安全性评估提供重要参考依据。     

竖向地震动对斜坡场地非线性地震反应的影响

国内外规范中推荐或强制规定竖向地震动取为剪切反应谱的1/2～2/3,但该规定如何改进使其更合理已成为一重要课题。首先,对其研究现状简单总结,给出了可处理辐射阻尼、地震动相位特性、计算高效的二维波动显式有限元等效线性化程序ELPSV编制的必要性,然后进行了分析。初步研究表明,竖向地震动强度对周期在0.3 s以下的地表剪切反应谱有一定的影响,而高于0.3 s部分影响轻微。竖向地震动强度对斜坡场地的竖向地震反应及地表竖向反应谱影响显著,按规范的取值将偏于不安全。受地形条件影响,坡顶剪切地震反应会比坡脚反应要大,而竖向地震反应并不明显。土层边界面的地震反应要比周围反应要低,交界面效应明显。软斜坡场地地震反应特性除场地竖向地震反应自下而上先增加后减小的规律外,其他情形与硬斜坡场地的规律基本一致。该结果定量反映了竖向地震动的影响程度,为斜坡场地上考虑竖向地震动的建（构）筑结构的抗震设计提供了有益的基础。     

巨厚沉积土夹火山岩场地非线性地震反应特性

地震基岩深度和土体动力本构模型的选取对核岛场地地震效应评价结果的合理性具有重要影响。以拟建某沿海核电厂深度470 m沉积土夹火山岩层场地的3个钻孔剖面为研究对象,采用一维等效线性波传分析（ELA）法、基于Matasovic本构模型和Davidenkov-Chen-Zhao（DCZ）本构模型的一维非线性分析（NLA）法,选取不同剪切波速的5个岩土层作为地震基岩,研究了输入地震动特性、地震基岩深度和土体动力本构模型的选取对巨厚沉积土夹火山岩层场地非线性地震反应特性的影响。结果表明：（1）以浅层硬岩夹层或深部土层作为地震基岩,NLA法计算的5%阻尼比的地表谱加速度SA的短周期部分较之ELA法的计算值大,但两者计算的地表SA谱的长周期部分几乎一致;（2）基于Matasovic模型和DCZ模型的NLA法计算的地表SA谱谱形和峰值加速度随深度的变化趋势基本一致;（3）从NLA法计算的地表峰值加速度和累积绝对速度而言,以剪切波速约2 500 m/s的浅层硬岩夹层作为地震基岩是适宜的。     

互层土的动参数试验研究及其地震反应分析

通过对两个工程场地的淤泥质粉质粘土、粉土、粘土、粉细砂及粉土与（粉质）粘土、粘土与粉砂互层土的自振柱试验结果进行分析,给出了部分土的 - 和 - 曲线,与Seed和Idriss建议的砂土和粘性土的 - 和 - 曲线变化范围进行了对比;同时分析了这两个场地的地震反应,结果表明：在强震时互层土对地震波有很强的滤波作用,且互层土的最大剪应变远大于一般土,在水平地震作用下很容易接近或达到破坏状态。初步分析结果表明：互层土具有软土的动力特性,这主要是由互层土的特殊物理构造造成的,即在互层土中存在很密的水平薄弱面。     

俯斜式混凝土重力挡土墙强震反应数值模拟

首先,介绍了基于OpenSees独立开发的一套用于挡土墙-土地震反应相互作用有限元分析计算软件RW_2DPS.据此建立了俯斜式混凝土重力挡土墙-土强震相互作用有限元模型.模型中,引入非线性有限元计算方法,选用多屈服面弹塑性本构模型模拟砂土的动力属性,应用零长度接触单元模拟墙与土体之间的接触特性,且采用一致耗能阻尼边界与速度边界条件.最后,输入随机地震动,进行挡土墙-土强震反应分析,并重点探讨墙背地震土压力和水平地震惯性力沿挡土墙高度分布规律.结果表明,墙背动土压力峰值出现在距挡土墙底约1/3墙高处;挡土墙背加速度具有放大效应,加速度峰值出现在挡土墙顶部;不同地震动作用下,加速度放大系数沿墙高分布规律不同,动土压力沿墙高变化规律基本一致.     

Multiple source and attenuation relationships for evaluation of deterministic seismic hazard: logic tree approach considering local site effects

The most important seismic hazard parameters required to demarcate seismic zones are the peak horizontal acceleration (PHA) and spectral acceleration (SA). The two approaches for evaluation of seismic hazard are the probabilistic seismic hazard analysis and the deterministic seismic hazard analysis (DSHA). The present study evaluates the seismic hazard of the South Indian Peninsular region based on the DSHA methodology. In order to consider the epistemic uncertainties in a better manner, a logic tree approach was adopted in the evaluation of seismic hazard. Two types of seismic sources and three different attenuation relations were used in the analysis. The spatial variation of PHA (mean and 84th percentile values) and SA values for 1 Hz and 10 Hz at bedrock level (84th percentile values) for the entire study area were evaluated and the results are presented here. The surface level peak ground acceleration (PGA) values will be different from that of the bedrock level values due to the local site conditions. The PGA values at ground surface level were evaluated for four different National Earthquake Hazard Reduction Program site classes by considering the non-linear site response of different soil types. The response spectra for important cities in South India were also prepared using the deterministic approach and the results are presented in this paper.     

超深桩基础的有效应力地震反应有限元分析

采用有效应力动力分析方法,通过三维有限元数值分析手段,对某长江大桥索塔超深钢围堰加钻孔灌注桩基础进行了地震反应性状分析,对超深桩基础的震陷、地震反应加速度及振动孔隙水压力等动力特性进行了研究。计算结果表明：在地震作用下,桩基发生了较大永久变形,水平位移表现为桩侧土体向桩挤压,桩下部土体向外运动;桩侧附近的地震振动孔隙水压力较小,液化度也较小,相对于天然地基,桩基有较好的抗震性能;桩基础在桩顶部位动力反应相对较大,且边桩的动力反应比中桩的动力反应要大。