四川和云南地区场地平均剪切波速vS20和vS30经验预测模型研究

利用四川和云南地区共973个工程场地钻孔资料,分别基于常速度外推模型、对数线性模型和条件独立模型的经验外推方法建立了该区域20 m和30 m平均剪切波速vS20和vS30的经验预测模型.研究表明常速度外推模型的预测误差最大,当波速资料深度小于10 m时,常速度外推方法会显著低估实际场地平均波速.基于对数线性外推方法建立...     

北京平原地区VS30估算模型适用性研究

本文使用基于钻孔测井数据的3类模型,即常速度外推模型、速度梯度模型、双深度参数外推模型,通过对北京地区460个深度超过30m的钻孔剪切波速资料进行分析,详细探究了V_S30估算模型在本研究区的适用性。研究结果表明双深度参数外推模型在估算V_S30上准确度很高,其不需要大量的数据进行回归分析,且不具有区域独立性,可以为全球包括北京地区场地类别划分提供依据,进而在震害快速评估中用于确定场地影响,是一种值得推广的估算模型。     

喀什—乌恰交汇区VS30经验模型估计

本文通过收集喀什—乌恰地区20个钻孔深度大于30 m的钻孔实测数据,分别获得了5、10、15及20 m深度处的等效剪切波速V_(SZ)与V_(S30)的对数线性关系,根据对数线性和对数二次回归的方法,得到了V_(SZ)与V_(S30)的经验关系。结果显示:速度梯度模型外推方法获得的V_(S30)经验模型,更加适合深度超过10 m的钻孔数据的估计。速度梯度模型外推方法中,对数二次回归和对数线性回归外推得到的V_(S30)经验模型呈现相同的规律,拟合优度差别不大,利用速度梯度外推方法获得V_(S30)经验模型,使用简单的线性模型就可以满足精度需求。     

四川、甘肃地区VS30经验估计研究

目前我国建筑工程抗震设计规范中对于工程场地条件的判断依据主要是地表以下20m深度范围内土层的等效剪切波速,简称VS20。相比之下,国外应用较广的是地表以下30m深度范围内的等效剪切波速,简称VS30。这种差别导致国内科研工作者在应用国外的地震工程、工程抗震模型时经常遇到对场地条件描述不准确的困难。为了解决这个问题,本文根据147个四川、甘肃地区国家强震动台站20m左右深度的钻孔剪切波速数据,利用延拓方法、场地分类统计方法以及基于地形特征的VS30估计方法研究各台站VS30与VS20的经验关系,对比发现基于速度梯度延拓的结果最为可取。参考国际上通用的Geomatrix Classification场地分类标准,最终得到四川、甘肃地区各类场地的平均VS30,此结果可以为缺乏钻孔数据的工程场地的VS30估计提供参考。     

雄安新区vS30经验估计研究

选用国际最常见的v_S30经验估算模型(常速度外推模型、速度梯度外推模型、双深度参数模型),利用雄安新区435个剪切波速剖面达30 m的钻孔数据,计算估算值v_SE30和实测值v_S30的相关性、v_SE30的相对误差,验证经验估算模型的适用性。结果表明：双深度参数模型不需要对大量场地数据做回归分析,没有区域依赖性,准确度也有显著提高。该模型更适用于雄安新区工程建设中v_S30的确定。     

福州市区土层剪切波速与土层深度的经验关系研究

土层剪切波速是岩土工程勘察和工程地震中重要的土动力学参数。以福州市区常规土类为研究对象,利用大量地震安全性评价工作获得的346个钻孔7 562条实测剪切波速样本数据资料,分别运用一元二次多项式、指数和线性函数拟合方法,对福州市区8种不同典型土体进行土层剪切波速vS与土层深度H间的相关性统计回归,并以拟合优度为评价指标来考虑适用模型参数。结果表明,除卵石外,福州市区土层剪切波速与土层深度间的相关性较为明显,一元二次多项式函数的适用性更强。研究结果可供福州市区无场地剪切波速数据时参考使用。     

区域性场地地震动放大研究及应用

正场地类别的划分国际上大多采用场地地表以下30m的剪切波速vS30指标,场地vS30的测量通常是依靠打钻孔来实现的,然而区域性场地vS30仅依靠打钻孔显然不切实际,为此需要研究较为精确的方法对区域性场地vS30进行估算。vS30是量化地震动的场地放大系数的重要指标,其中场地的放大系数研究通常采用地表基岩参考场地谱比法,在此过程中基岩参考场地     

工程场地分类中等效剪切波速计算深度问题的讨论

根据中国华北、华东、华南、东北和西北等地918个实测钻孔资料的计算统计,探讨了工程场地分类中等效剪切波速计算深度取值20m和30m的实际差别,并对中国、美国、欧洲现有规范利用等效剪切波速进行场地类别划分的方法特点和具体指标进行了对比讨论。结果表明:1)计算深度由20m增加至30m时,钻孔等效剪切波速值的增大范围约为15～50m/s,平均增加值为25m/s;2)与欧美规范相比,中国现行规范(GB50011-2001)在划分场地类别时要求同时考虑20m计算深度的等效剪切波速值和覆盖层厚度,而在许多实际工程中,因较准确的覆盖层厚度不易获取而难以具体进行场地分类。因此,有必要借鉴欧美规范,通过增大等效剪切波速的计算深度至30m来强化该指标在场地类别判定中的作用     

根据浅层剪切波速度剖面(深度<30m)估计V_S(30)的新方法

建筑规范中,地表到地下30m深度的走时平均剪切波速度[VS(30)]是场地分类的重要参数。利用在两个不同深度[VS(z1)和VS(z2),且z1z230m]下得到的走时平均剪切波速度,提出了用井孔中测量的浅层剪切波速度剖面估计VS(30)的新方法。选用剪切波速度剖面达30m的日本KiK-net台网594个井孔和美国加利福尼亚州的135个井孔的数据,通过VS(30)实测值与VS(30)估计值之间的相关性和用VS(30)估算值给出场地分类的准确性验证了该新方法的可靠性。结果显示,该方法可以提高VS(30)的准确度,且VS(30)的实测值与估算值之间的皮尔逊相关系数等于0.999,VS(30)的估算值给出的场地分类准确率大于96%,而z1≥10m,z2=25m。利用来自日本的数据研究了VS(z)的实测值与估算值在6个不同深度(50,100,150,200,400,600m)时的相关性,结果表明当所选的两个深度(z1,z2)接近某个深度z时,利用该假设方法估算的VS(z)(z≥50m)的准确度有所提高。相比Boore(2004)和Boore等(2011)的方法,新方法不需要对大量场地做回归分析以获得经验关系,没有区域性依赖,准确度有显著提高,且在世界的许多地方均有潜在的用途。     

昆明场地脉动优势频率、等效剪切波速度和场地类别判定

以云南省昆明地区为例,对28个钻孔分别以20 m、25 m、30 m厚度计算等效剪切波速和卓越频率,同时测定场地脉动优势频率.结果显示:以20 m、25 m、30 m厚度计算的等效剪切波速,其后者一般都大于前者.对多数钻孔,用25 m厚等效剪切波速和卓越频率判定的场地土类别一致;少数钻孔在靠近30 m时二者判定结果一致.经测定,场地脉动优势频率与20 m厚波速卓越频率相近,但却明显高于25 m厚波速卓越频率.脉动优势频率与不同计算厚度的等效剪切波速度相关性基本相同,对同一厚度(深度)脉动优势频率随等效剪切波速度增加而增加.若等效剪切波速度相等,则深度小的脉动优势频率高.由此推出,脉动优势频率主要由地表层20 m厚岩土力学性质决定,而且越靠近表层的岩土力学性质对脉动优势频率的影响越大.本文从弹性力学理论证明了脉动优势频率和剪切波速度的关系式.通过进一步分析证明,用25 m厚等效剪切波速判定场地土类别更可靠,用脉动优势频率判定场地土类别可作为有效的辅助方法.它们将影响对场地类别的判定.     

土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响分析——以Ⅲ类场地为例

本文选取山东地区2个Ⅲ类场地的工程地质勘探及土层剪切波速等资料,将土层厚度按5个深度段,每个分段给出了4个土层剪切波速的改变量,通过改变不同深度段土层剪切波速,建立了19种土层地震反应分析模型,分析了不同深度段,不同概率水平下土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究表明,不同深度段土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响有差异。具体表现为,土层剪切波速的改变在1—10m、11—40m和地震输入界面处三个深度段对地震动加速度峰值影响较大;其中,41—70m和71—100m两个深度段剪切波速的改变对地震动加速度峰值影响小;在土层深度1—10m时,剪切波速降低,峰值变大,剪切波速的改变与峰值的改变呈负相关;在其它深度段,剪切波速降低,峰值变小,剪切波速的改变与峰值的改变呈正相关。剪切波速的改变在1—10m和11—40m两个深度段对地震加速度反应谱影响较大;在41—70m、71—100m和地震输入界面三个深度段对地震加速度反应谱影响很小。     

基于Walkaway VSP的Thomsen各向异性参数估计与应用(英文)

Thomsen各向异性参数的求取对于正确的时深转换和深度域偏移成像处理至关重要。相比其它各向异性参数估算方法,从VSP资料中更容易获取准确的各向异性参数用于地面地震偏移成像。本文分析研究了利用Walkaway VSP资料估算VTI介质Thomsen各向异性参数的方法,该方法基于VTI介质近偏移距动校正公式利用Walkaway VSP近偏移距初至信息求取各向异性参数δ;基于各向异性介质纵波速度Thomsen近似公式采用射线追踪时差扫描方法求取各向异性参数ε。数值模型正演表明利用该方法估算的各向异性参数误差较小。利用塔里木盆地8个方位的Walkaway VSP实际资料求取了该区深度域Thomsen各向异性参数ε和δ值,同时结合地面三维地震资料建立了较为准确的各向异性深度一速度模型用于叠前深度偏移成像,进一步提高了碳酸盐岩储层的成像精度,减小了目标地质体的深度误差。     

各向异性叠前深度偏移在K油田的应用

在地震资料处理中,为提高地下地质体成像精度,各向异性叠前偏移已逐渐成为常规处理流程.然而,如何可靠地估算和建立各向异性深度偏移的各向异性参数模型是其成功的关键.针对K油田浅层气和边界大断层对地震成像的不利影响,采用了沿层速度分析和网格层析相接合的速度建模方法、利用已知井的信息求取初始各向异性参数、并通过多次迭代更新各向异性参数和速度模型等方法和处理流程,对K油田三维地震资料进行了各向异性叠前深度偏移处理.与只依靠单一速度参数的各向同性叠前深度偏移相比,各向异性叠前深度偏移利用了地震波垂直传播的相速度和根据井控从地震数据中估算出来的两个各向异性参数.从偏移结果中可以看到,各向异性叠前偏移的成像精度和质量得到明显改善,目的层地震偏移深度与井上分层深度吻合更好,地层信息与测井结果一致性好,边界断层的归位更加准确.     

地震反应分析中输入界面的选取对地表地震动参数的影响

地震反应分析中输入界面选取合理与否对设计地震动参数有重要影响。基于唐山地区钻孔剖面,分别选取剪切波速为500m/s的硬黏土和800m/s的岩石顶面作为基岩输入界面,采用一维等效线性化方法讨论中硬场地输入界面的选取对地表地震动参数的影响,结果表明:(1)地表峰值加速度放大倍数及地表加速度反应谱特征周期都随输入界面深度的增加而递增,且这种递增与输入地震动的强度及频谱特性都有密切联系;(2)随着输入界面深度的增加,地表加速度反应谱几乎全频段内增大,仅在短周期内出现减小的情况,但幅度十分有限;(3)中硬场地地震反应分析中基岩输入界面宜取剪切波速为800m/s的土层顶面。     

雄安新区剪切波速剖面VS30估算模型研究

本文基于雄安新区起步区区域性地震安全性评价工程435个钻孔剖面数据,选取其中300个钻孔剖面进行回归分析,利用剩余的135个钻孔剖面数据进行模型可靠性检验。研究结果表明,当钻孔剖面深度小于15 m时,Boore等模型明显低估了V_S30;当深度小于10 m时,本研究中对数线性模型、对数二次模型、对数三次模型存在约3%的低估现象;对数三次模型相对误差、残差标准差均较小,因此,对数三次模型更适用于估算雄安新区缺乏钻孔资料或钻孔剖面深度未达30 m的 V_S30。     

区域性场地V_s30及峰值加速度放大系数估算方法

地震动速报评估方法中常常考虑场地的影响,为了提高地形坡度模型的区域性地表30m的平均剪切波速Vs30估算精度,本文提出了基于工程钻孔资料的Vs30的修正方法。通过计算实际钻孔的Vs30值与坡度模型估算的Vs30值之间的残差,分析了残差的空间变化趋势,利用克里金插值对所研究区域的Vs30残差趋势面进行插值,并与估算的Vs30进行空间叠加,实现了Vs30的修正。选取K-net和Kik-net台网中台站的剪切波速资料和强震记录回归了峰值加速度放大系数与场地Vs30的经验关系,将其应用于基于ShakeMap框架的地震动快速评估系统绘制了汶川地震影响区域的基岩和地表加速度峰值,分析场地条件对于地震动的实际影响,结果表明区域性场地Vs30及峰值加速度放大系数估算方法具有一定的适用性。     

控制性深孔地震输入界面位置的确定方法和影响研究

探讨了在工程场地地震安全性评价的地震反应分析模型中,江苏省盐城地区部分工程场地内深度超过100m时剪切波速仍小于500m/s的控制性深孔,采用近似估算方法弥补所缺波速值和确定地震输入界面后,进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对工程场地地震反应的影响研究,包括地表地震动峰值加速度和反应谱特征周期等,为其他地区控制性深孔的地震输入界面位置的确定方法和影响研究提供参考。     

苏州城区场地等效剪切波速计算深度取值探讨

鉴于场地等效剪切波速的计算深度是否需要由地表以下20 m增至30 m的争论尚未有定论,依据苏州城区场地143组实测剪切波速资料的统计分析,对GB50011-2010《建筑抗震设计规范》场地类别分类标准与欧美抗震设计规范场地分类标准进行了对比,比较了苏州城区场地等效剪切波速计算深度取为20 m和30 m的差异性,结果表明:苏州城区场地剪切波速在地表以下20 ～ 60m范围的变异性较大,采用分段函数描述剪切波速随土层深度的变化关系是合适的;Ⅲ类场地等效剪切波速大小的分布偏向Ⅲ类场地类别的下界限值,当计算深度由20 m增至30 m时,场地等效剪切波速的均值增大16％,如果直接沿用欧美规范的场地分类界限值,将会整体提高苏州城区场地类别的划分标准,苏州城区Ⅲ类和Ⅳ类场地的等效剪切波速分界值取为170 m/s是适宜的.     

利用地震波速估算长江江堤浅地表孔隙度

孔隙度是涉及岩土稳定性的重要参数,由于岩石物理建模的复杂性,估算岩土孔隙度相对困难.本研究采取岩石物理学中微分等效介质(DEM)模型和自适应(SCA)模型计算江堤浅地表岩土的弹性模量,将地震横波速度与孔隙度联系起来.通过浅地表瑞雷波,反演得到横波速度,在测井资料和实测孔隙度数据的约束下,进而估算出孔隙度剖面.研究结果表明,研究区域堤防结构稳定,仅在浅部人工填埋层孔隙度较大,结构较为松散.随后,分别利用实测数据和Biot模型验证了孔隙度的准确性,结果表明,基于SCA的孔隙度剖面更为可靠.本研究建立并验证了地震波速度与孔隙度的关系,提出了一种高效率无损估算浅地表孔隙度空间分布的方法,并揭示利用地震资料对浅地表岩土进行水文解释的机理.此外,基于江堤岩土孔隙压力在汛期可能发生的剧烈变化,我们针对防洪减灾提出了相应的岩土工程建议.     

基于等效各向异性和流体替换的地下裂缝地震预测方法

地下裂缝是油气聚集和运移的重要通道,而裂缝岩石物理是裂缝参数与地震响应之间联系的桥梁.从裂缝岩石物理出发,探索利用地震数据预测地下裂缝的方法.首先通过构建裂缝岩石物理等效模型,弥补测井横波的缺失,并且实现裂缝岩石物理参数的预测;然后推导了裂缝岩石物理参数与地震响应之间的近似关系式,同时探索裂缝岩石弹性参数和岩石物理参数的地震直接反演方法;最后分别利用测井数据和实际工区地震数据对裂缝岩石物理等效模型的可靠性以及裂缝岩石物理参数直接反演方法的精度进行了验证.结果表明,构建的裂缝岩石物理等效模型可以实现裂缝岩石纵横波速度及岩石物理参数的可靠估测,而且裂缝岩石物理参数地震直接反演方法具有较高的抗噪性,在实际目标工区弹性参数和裂缝岩石物理参数的估算中具有较好的应用结果.