相邻地形对地震动特性的影响分析

基于采用透射人工边界的显式动力有限元方法,研究了相邻凸起地形对地震动反应谱特性的影响,分析了相邻凸起之间距离的变化对地形效应的影响。研究结果表明:1与单一凸起地形对地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地震动反应谱谱比曲线的形状影响不大,但对谱比的值具有较大影响,而且其影响程度的大小与地表观测点的位置有关;2相邻凸起地形的存在对凸起平台段中点地震动高频成分的放大效应影响较大,随着相邻凸起之间距离的增加,该影响逐渐减弱,多个相邻凸起构成的组合地形对地震动的放大效应逐渐接近单一凸起地形。     

相邻地形对地震动特性的影响分析

基于采用透射人工边界的显式动力有限元方法,研究了相邻凸起地形对地震动反应谱特性的影响,分析了相邻凸起之间距离的变化对地形效应的影响。研究结果表明：1）与单一凸起地形对地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地震动反应谱谱比曲线的形状影响不大,但是却对谱比的值具有较大影响,而且其影响程度的大小与地表观测点的位置有关;2）相邻凸起地形的存在对凸起平台段中点地震动高频成分的放大效应具有较大影响,随着相邻凸起之间距离的增大,该影响效应逐渐减弱,多个相邻凸起构成的组合地形对地震动的放大效应逐渐接近单一凸起地形。     

河谷地形对地震动的影响分析

基于时域隐式动力有限元结合黏弹性人工边界的方法,实现了地震动垂直入射下三维河谷地形地震反应的数值模拟。在此基础上,针对河谷地形对地震动的影响,对峰值差异、质点运动轨迹等进行了分析,继而分析了地震动相干性及相位差等频域特性。结果表明:河谷地形对地震动强度具有显著影响,其与河谷特征及场点位置相关;河谷地形能产生明显的地震动转换,且坡度越大地震动转换越明显;河谷地形效应会减小地震动的相干性,表现为河谷两岸地震动之间相干性较好,而边坡下降会导致相干性的减小;河谷地形效应导致地震动产生相位差,相位差大小与场点位置相关,但河谷两岸地震动之间几乎不存在相位差,而斜坡及谷底相位差均较大。     

SV波斜入射下凸起地形对地震动特性的影响分析

针对10种不同坡角的凸起地形,采用基于透射边界的有限元-有限差分计算方法,研究了局部凸起在SV波斜入射时,地震动峰值加速度放大倍数和反应谱谱比随入射角度的变化规律。结果表明:①地震波以一定的角度斜入射时,地表大部分观测点的峰值加速度放大倍数大于垂直入射的情况;②在计算模型宽高比一定的情况下,最不利入射角度与坡角有一定关系,且地表最不利位置随坡角增大由凸起台地边缘向中心移动;③入射角度对凸起地形地震反应谱特性的影响十分显著,不但影响谱比的幅值,也影响谱比曲线的形状,斜入射时各关键节点大部分周期点的谱比值大于垂直入射,入射角度对反应谱中的高频成分影响较为显著,而对长周期成分影响不大。     

山地与平原地形对地震动影响的对比分析

山地和平原地形在破坏性地震中对震害和地震动有很大影响,不同地形对地震动有不同的地形效应。为研究山地和平原地形对地震动的影响规律,基于集集地震后续M L6.6余震的强震观测记录,对位于不同地形且与震中位于同一直线上的四个强震台记录处理计算,从波形特征、频谱分析、加速度反应谱计算、与规范谱比较等方面进行对比分析,完成长周期地震动反应谱分布的计算。研究表明,山地地形对地震动的高频成分有地形放大效应,沉积平原对地震动的低频长周期部分有放大作用,并且长周期反应谱的峰值区域始终位于沉积平原中部。平原上强震记录产生的长周期放大系数谱已超出规范谱,沉积平原上长周期建筑的抗震设防应引起重视。     

自贡市西山公园地形对地震动的影响

不规则地形和土层对地震动的影响较大,建(构)筑物选址及其抗震设防必须考虑地形和土层场地的放大效应,以避免或减轻其震害.利用自贡地形台阵记录的汶川地震(Ms8.0)的主震加速度时程,基于传统谱比法分别研究了地形和土层场地对地震动的放大效应.结果表明:(1)地形场地在低频的放大效应不明显,最大仅为1.24;在高频的放大效应较显著,在1~10 Hz频带,山顶的放大效应最大,EW、NS和UD地震动的最大放大效应分别为4.15、3.61和2.41,对应频率分别为5.72 Hz、6.46 Hz和7.44 Hz;在10~20 Hz频带,靠近山顶的山脊上某个地震动分量的放大效应最大,7#台站EW、5#台站NS和7#台站UD地震动的最大放大效应分别为9.10、5.56和2.52,对应频率分别为16.97 Hz、16.91 Hz和17.91 Hz.(2)地形场地的最大放大效应随高度有增加的趋势,且在0.1~10 Hz频带随高度增加的趋势更加明显.(3)土层场地水平向地震动在2 Hz以上开始明显放大,竖向地震动在4 Hz以上开始明显放大;EW、NS和UD地震动的最大放大效应分别为13.4、12.168和6.0,对应频率分别为6.94 Hz、7.55 Hz和10.8 Hz.(4)土层场地与地形场地的最大放大效应相比较,前者显著大于后者,对于水平向地震动,前者至少是后者的3倍以上;对于竖向地震动,前者至少是后者的2.5倍以上.(5)无论是地形场地还是土层场地,地震动的最大放大效应均有水平向大于竖向的特征.     

三维复杂山谷地形SV波垂直输入地震反应分析

本文基于显式有限元法研究了地震波垂直入射时三维复杂山谷地形对地震地面运动的影响,在数值分析中应用了三维化二维的解法和黏弹性人工边界的处理方法,实现了地震波垂直输入下三维复杂场地地震动数值模拟,并验证了该方法的合理性.以四川桃坪地区一山谷地形作为研究对象,基于地表高程数据分别建立了二维和三维场地模型,对比研究表明：在复杂地形情况下考虑二、三维模型时具有明显差异,三维模型能更真实地反映地形变化对地震动的影响,复杂地形条件下有必要考虑三维实际场地模型.本文对边界自由场的处理方法也可用于处理三维复杂场地地震动斜入射问题,为三维复杂地形场地地震效应研究提供参考.

     

地形对地震动的影响规律研究

基于四川自贡西山公园台站实测的汶川地震波以及大型振动台试验数据,研究了地形对16种地震动强度参数和反应谱的影响规律,并详细分析了自贡西山公园场址内地表峰值加速度的变化规律。结果表明,在EW方向,高程仅对PGD、SMA、VSI、HI、V_RMS具有一定的影响;在NS方向,高程对PGD、V_RMS、SMA、SED、A_RMS、VSI、HI的作用可以忽略;在UD方向,SMV、PGD、V_RMS、SMV、ASI、VSI、HI的大小几乎不受高程的影响;斜坡场地反应谱幅值在短周期部分（T≤1 s）随着高程的增加而增加,长周期部分（T＞1 s）反应谱幅值几乎不发生变化,局部地形对加速度响应的影响程度大于高程。     

坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响分析

为分析坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响规律,采用有限元数值分析方法,对黏弹性岩质坡地在白噪声输入下的响应进行计算。分析了坡地地形对场地竖向反应谱及谱比的影响,研究了随着坡高及坡角的增加,坡地斜坡段及平台段竖向反应谱及谱比的变化规律,给出了坡地斜坡段及平台段设计竖向地震动放大系数,有关的研究结论可为坡地上工程结构的抗震设计提供参考。     

极限安全地震动下考虑土-结构相互作用的核电站安全壳响应分析

根据黏弹性人工边界的基本原理,结合有限元分析软件ABAQUS和MATLAB辅助程序,在地基有限区域上添加黏弹性人工边界并实现极限安全地震动的输入。基于ABAQUS软件平台,对CPR1000安全壳构建了土-结构相互作用体系的数值模拟模型,分析其在极限地震动下的动力响应,并将计算结果与考虑刚性基础的安全壳结构响应数据进行对比。结果表明:核电站CPR1000安全壳结构在极限安全地震动下仍能保持良好的密闭性。考虑土-结构相互作用后分析所得安全壳结构受到的应力、加速度峰值和相对位移均有所增大,使用刚性地基模型要偏于危险。     

强震动观测台站类型对地震动的影响分析

以强震动台站结构类型作为控制因素,基于集中质量显式时域动力有限元方法,系统地分析了不同场地条件下观测室结构（砌体观测房、半地下观测室、玻璃钢罩观测室）对地震动的影响。通过对北京地球观象台院内并址观测实验台站捕获的地脉动和两次地震事件数据的处理并结合数值模拟结果,分析得到不同类型观测室对地震动的影响规律。结果表明：观测室结构对地震动的影响是客观存在的,由于观测室结构自振周期和体量不同,不同观测室对地震动的影响频带和影响程度亦存在差异,相较于其它结构对地震动的影响,玻璃钢罩观测室的影响频带较窄、影响程度最小。     

回填土场地强震动性质讨论

本文旨在讨论位于回填土场地上及回填土场地深挖基坑内的强震动观测仪所获得地震动是否是真实自由场地震动,若不是,其影响如何?结合回填土场地的强震动观测台站建设的实际情形,建立了回填土场地和回填土场地深挖基坑的有限元分析模型,基于集中质量显式动力有限元数值模拟方法,分析了回填土的波速和厚度、基坑尺寸对自由场地震动的影响.同时,提出了通过用重塑土置换回填土以降低回填土对自由场地震动影响的措施,并对重塑土置换回填土的效果进行了数值模拟分析.结果表明：回填土上和回填土深挖基坑内的地震动峰值和反应谱值与原始场地的均有明显的差异,随着回填土厚度和基坑深度的增加,其差异越大;通过重塑土置换回填土可以减小回填土对场地地震动的影响.本文所得关于回填土、基坑和重塑土的影响规律可为回填土场地上强震动观测结果的合理利用以及强震动观测台站建设提供依据.

     

The effect of the earth's rotation on ground water motion

The average pore velocity of ground water according to Darcy's law is a function of the fluid pressure gradient and the gravitational force (per unit volume of ground water) and of aquifer properties. There is also an acceleration exerted on ground water that arises from the Earth's rotation. The magnitude and direction of this rotation-induced force are determined in exact mathematical form in this article. It is calculated that the gravitational force is at least 300 times larger than the largest rotation-induced force anywhere on Earth, the latter force being maximal along the equator and approximately equal to 34 N/m(3) there. This compares with a gravitational force of approximately 10(4) N/m(3).     

输入界面对地表加速度峰值的影响

为了研究输入界面对地表加速度峰值(Amax)的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了若干有代表性的场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的Amax.分析了每类场地的输入界面的改变对Amax的影响,研究结果表明:一般强度...     

Review on the study of topographic effect on seismic ground motion

Topographic effect study is a very important research topic in seismology, seismic engineering,earthquake engineering, engineering earthquake construction and engineering seismology. This paper focuses on its present development status. Post-earthquake investigation has found that the existence of topography caused more serious earthquake damage. The actual seismographs also recorded the topographic amplification effect of 6 to 7 times and even more than 10 times. Numerical simulation is an important technique to study topographic effect, which complements the lack of observed records. However researches on 3-D topographic effect are not enough and need to be studied deeper. To find the main influence factors and the quantitative relationship between topography and ground motion are required very urgently. Obviously the achievements not only can be applied in the earthquake resistant design, but also can provide the quantitative pre-earthquake disaster prediction and quantitative post-earthquake disaster evaluation.     

The effect of glaciation on the intensity of seismic ground motion

Seismicity is known to contribute to landscape denudation through its role in earthquake‐triggered slope failure; but little is known about how the intensity of seismic ground motions, and therefore triggering of slope failures, may change through time. Topography influences the intensity of seismic shaking – generally steep slopes amplify shaking more than flatter slopes – and because glacial erosion typically steepens and enlarges slopes, glaciation may increase the intensity of seismic shaking of some landforms. However, the effect of this may be limited until after glaciers retreat because valley ice or ice‐caps may damp seismic ground motions. Two‐dimensional numerical models (FLAC 6.0) were used to explore how edifice shape, rock stiffness and various levels of ice inundation affect edifice shaking intensity. The modelling confirmed that earthquake shaking is enhanced with steeper topography and at ridge crests but it showed for the first time that total inundation by ice may reduce shaking intensity at hill crests to about 20–50% of that experienced when no ice is present. The effect is diminished to about 80–95% if glacier ice level reduces to half of the mountain slope height. In general, ice cover reduced shaking most for the steepest‐sided edifices, for wave frequencies higher than 3 Hz, and when ice was thickest and the rock had shear stiffness well in excess of the stiffness of ice. If rock stiffness is low and shear‐wave velocity is similar to that of ice, the presence of ice may amplify the shaking of rock protruding above the ice surface. The modelling supports the idea that topographic amplification of earthquake shaking increases as a result of glacial erosion and deglaciation. It is possible that the effect of this is sufficient to have influenced the distribution of post‐glacial slope failures in glaciated seismically active areas. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

翡翠河谷地震动地形效应解析分析

地表不规则地形的存在往往会引起地震波的散射,进而产生局部地震动放大或衰减的现象.虽然地形效应最早在异常地震记录中被发现,然而利用地形影响台阵记录到的地震动数据却少之又少.基于1992年在我国台湾翡翠河谷上观测到的六条地形影响台阵记录,利用线源SH波入射下非对称V形河谷地震波传播解析理论,模拟得到了河谷台阵各点的地震动,...     

Analysis on effect of surface fault to site ground motion using finite element method

Dynamic contact theory is applied to simulate the sliding of surface fault.Finite element method is used to analyze the effect of surface fault to site ground motions.Calculated results indicate that amplification effect is obvious in the area near surface fault,especially on the site that is in the downside fault.The results show that the effect of surface fault should be considered when important structure is constructed in the site with surface fault.