黄土丘陵河谷场地地震动特征研究

研究黄土丘陵河谷场地在地震作用下强地面运动特征的变化情况,可以揭示强震对该类场地上震害的触发机理。结合黄土高原的地貌特征,建立具有代表性的动力数值分析模型,通过输入不同幅值、频谱特性和持续时间的地震波,对起伏地形和覆盖黄土层共同影响下的黄土河谷场地进行地震反应分析。结果表明:黄土层和地形耦合作用控制了地表的PGA变化,使其趋于复杂,在同一输入波不同振幅作用下,与基岩河谷各测点相比,黄土覆盖河谷场地的地震动频谱幅值均有所增加,并且频谱主峰均向高频移动。在不同地震波输入下,场地不同部位的固有频率受地形高程和土层影响;而地震动大小和频谱幅值不仅与场地的基本频谱和地形起伏有关,也与输入地震波的频谱成分相关。输入波PGA与地震频谱特征都不变时,同一场地输出的地震频谱形状具有相似的特征,随着地震持时增长,能量向场地基本频率附近集中,从而可能导致场地上相应频率建筑物震动幅值增加,造成累积破坏。     

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。     

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     

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。     

宽河谷非均匀工程场地非线性地震反应空间变异特征研究

针对宽河谷非均匀工程场地地震动响应的空间差异性,以长江下游宽河谷场地为研究对象,建立了宽河谷非均匀场地非线性地震响应的静、动力耦合有限元分析模型,考虑了行波效应和上覆水压力的影响,分析了场地地表及地层不同深度处地震反应空间变异特征。结果表明：场地地表不同位置处地震动参数差异明显,其变化规律与地形起伏相一致,且在多级边坡坡顶、地形起伏较大处地震动参数产生突变,揭示了宽河谷非均匀场地地震动响应空间的差异性;场地地表的反应谱表现出“多峰”、“宽周期”等特性。将计算结果与不考虑地形的简化模型计算结果进行对比分析,验证了非均匀宽河谷场地需要充分考虑地形和土层非均匀的必要性。     

基于OpenSees的梯形河谷场地反应谱平台值调整方法研究

以梯形河谷场地为研究对象,采用OpenSees有限元程序对深厚河谷场地进行了数值模拟,研究不同河谷坡角、深宽比、覆盖层厚度对地表地震动反应谱的影响程度,得到了其地震动规律。结果表明:坡角、深宽比对反应谱的特征周期影响不显著,但对反应谱的平台值影响显著;通过数学统计方法给出了地表地震动反应谱平台值修正系数表。     

工程爆破场地地震动强度预测研究

本文介绍了爆破地震动强度的预测方法和该领域研究的国内外现状,以岭澳核电站场地为例,利用该场地土石方工程爆破时实监测获得的大量实验数据进行统计回归分析,提出了一种估计(折算)爆破药量的方法,给出预测爆破地震动加速度、速度、的经验公式。按此地震动衰减规律并结合时实监测数据指导爆破,确保大亚湾核电站的安全运行。这种折算爆破药量的方法和预测爆破地震动强度的经验公式对指导工程爆破具有重要参考价值。     

地下结构对工程场地地震动场的影响

本文以日本神户市地铁大开站为工程背景,应用大型通用有限元ANSYS软件,分别建立了自然条件下的工程场地土层和建有地下车站结构的土层的二维有限元分析模型。计算了基岩一致地震动输入模式下2个土层模型的动力反应。通过将2个土层模型的动力反应进行比较分析,讨论了地下结构对工程场地地震动场的影响。分析结果表明,日本神户地铁大开站的存在对其邻近区域土层的地震反应有影响,但影响有限。     

北京地区中硬场地地震动效应研究

依据典型工程场地的地震安全性评价报告,研究北京地区中硬场地地震动效应。首先,统计分析了地震安全性评价结果中的场地地震动放大效应。再利用201个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析不同地震动输入下的场地地震动放大效应。结果表明,北京地区中硬场地地震动放大效应明显,得到的场地地震动峰值加速度转换系数Ka高于《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的值,大震水准下更为突出。因此,如在北京地区直接采用《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的调整系数,可能会低估北京地区中硬场地的地震动放大效应,降低抗震设防标准。最后指出,场地地震动峰值加速度转换系数明显具有区域性,应根据详细的场地地震动效应研究结果,合理地确定场地地震动转换系数。     

工程场地地震动相干函数的数值模拟

在确定性波动有限元分析基础上,结合随机振动分析的虚拟激励原理,可以形成工程场地随机波动分析方法。该方法将随机输入下的波动分析问题转换为多个虚拟激励下的确定性波动分析组合问题,从而可以方便地获得场地波动观测量之间的谱密度矩阵,进而计算给出工程场地的地震动相干函数。本文阐述了随机波动分析的基本原理,提出了该方法的正确性验证标准。将建议方法分别应用于具有一致随机激励与非一致随机激励的复杂工程场地的地震动相干函数分析之中,讨论了受局部场地条件影响的地震动相干函数的若干特征。     

地表岩土层对地震动特性的影响分析

利用日本强震观测网KiK-Net中两个基岩台站、两个Ⅲ类场地台站中数百条强震记录,对比基岩场地和Ⅲ类场地的地震动特性,分析傅里叶谱卓越频率与震级和距离的关系,以及上覆岩土层对地震动的影响。分析结果表明:基岩场地上,地下和地表各分量傅里叶谱卓越频率随震级增大或距离增大而减小,大小及分布规律基本一致;Ⅲ类场地上,地下记录各分量傅里叶谱卓越频率随震级增大或距离增大而减小,而地表记录的这一规律则不明显,且地下、地表卓越频率大小及分布明显不同,对于同为Ⅲ类场地但土层条件不同的台站其变化也不同。说明坚硬的基岩场地对地震动影响较小,而基岩上覆土层对地震动有明显的影响且其影响具不确定性。     

近断层脉冲型地震动时频非平稳特性的影响

通过分频带子波划分方法对所选脉冲型地震动进行分解,在保留脉冲主特性不变的情况下,通过人为改造得到时频分布不同的系列脉冲型地震动,作用于不同周期SDOF体系得到最大位移响应,结果表明:脉冲型地震动对结构影响较大,除了受脉冲特性的影响外,其时频非平稳特性的影响作用同样值得关注。     

地震动特性对隔震结构弹塑性位移反应谱的影响研究

根据特定震源机制、震级、断层距和场地条件选取69条地震动记录并进行分组,利用Nspectra软件计算隔震结构的弹塑性位移反应谱,分析断层距、场地条件、震级、阻尼比对弹塑性位移谱的影响,探讨隔震层的力学参数对地震能量耗散的影响。研究结果表明:相较于远场,处于近场的隔震结构最为不利,隔震层位移谱值受场地条件、地震加速度和速度大小影响较大;随着断层距的增大,位移谱值衰减较快,且在软土场地中隔震层的位移谱值衰减幅度大于硬土场地;地震震级大小对位移谱形状的影响不明显,但能够使隔震层的位移谱值产生整体缩放效应;阻尼比在小于0.4的范围内,隔震层在不同地震动特性作用下位移谱值差别较大,但在大于0.4以后,位移谱值及谱形基本趋于一致;屈服力较小(恢复力/重力小于等于1)的隔震层随自振周期增大其耗能性能更加突出。     

2016年8月24日意大利佩鲁贾M_W 6.2地震动特性

2016年8月24日在意大利佩鲁贾地区发生M_W 6.2地震,截至北京时间2016年8月25日8时,共获得强震记录192组,分析地震动PGA、反应谱以及能量参数的衰减特征。研究结果表明:(1)峰值。此次地震PGA100 cm/s~2记录的水平平均反应谱在短周期明显大于欧洲的设计谱。两水平方向平均反应谱谱比小于1.5,并且在短周期(T0.5 s)谱比差值变化较大,说明此次地震EW向地震动对短周期结构物影响较大;(2)衰减特性。整体看来,此次地震中的PGA值均不同程度低于中国第五代区划图中的中强地震区、中国西部地区、美国西部地区以及欧洲中小地震衰减模型的预测值,且衰减快。Arias强度的衰减变化趋势与Travasarou等的理论模型基本一致,但均小于理论模型值;(3)持时。此次地震的相对持时随震中距增大有逐渐增大趋势,持时均大于Kempton及McQuire的理论模型,表明此次地震的能量释放时间较长。此次意大利地震的地震动参数特征研究表明,该地震具有能量衰减快、持续时间长、对短周期结构物影响较大等特点,验证了此次地震破坏集中在近场、远场震害相对较轻的结论,这也是造成本次地震灾害严重的主要原因。     

长周期地震动研究综述

本文对长周期地震动研究的主要方法,即经验统计方法和震源模型方法进行了总结,分析了它们的适用范围和存在的问题。对长周期地震动的研究趋势进行了分析。     

云南分区地震动衰减关系

受震源特性、传播路径等因素的影响,地震动特征具有很强的区域性。在近年来获取的强震动记录的基础上,根据地震地质特征和强震动记录的分布情况,将云南划分为3个区域．采用统计法和映射法,分别构建了这3个区域的地震动峰值衰减关系,并时其进行了分析和对比。     

黄河阶地特征与地震动参数的相关性研究

在分析已有资料的基础上划分了兰州盆地与建设工程分布密切相关的T₀、T₁、T₂、T₃和T₄级黄河阶地,建立201个土层地震反应模型。通过一维等效线性化计算和反应谱分析,得出兰州盆地沉积阶地50年超越概率10%地表地震动参数,分析阶地高度和v_S≤500 m/s覆盖层厚度特征与地震动参数峰值加速度Am和加速度反应谱特征周期T_g的相关性。表明兰州盆地T₀~T₂阶地覆盖层厚度与50年超越概率10%A_m呈正相关,T₃及以上阶地覆盖层厚度对A_m增大有明显的减小作用。T_g值随T₀~T₃阶地覆盖层厚度的增加而变大,当覆盖层厚度进一步变大,T_g值不再同步增大,阶地覆盖层厚度对T_g的影响是有限的,阶地海拔高度与地表50年超越概率10%地震动参数没有关系。     

基于NGA模型的芦山余震地震动衰减关系

四川省芦山县于2013年4月20日发生了7.0级地震,基于国家强震动台网中心发布的此次地震的2 106组余震强震动记录,利用基于NGA衰减关系的简化模型,使用随机效应方法拟合得到其PGA以及0.01~8 s周期下的伪加速度反应谱（阻尼比5%）的地震动衰减关系。与其他学者研究得出的四川其他地区衰减关系进行对比,本文模型能够较好地预测芦山余震强震动衰减。不论基岩场地和软土场地,本文在衰减关系在短周期均与卢大伟模型结果一致。但是在长周期情况下,本文模型在软土场地大于卢大伟结果,而在基岩场地上低于俞言祥结果。因此,在使用本文衰减关系时,要特别注意场地和周期对其的影响。     

应用GMT软件绘制云南省强震动台站分布图研究

通过研究云南省强震动台站分布图的绘制,分析了GMT的软件组成、数据结构,论述了地形栅格数据和点状矢量数据在GMT软件中的绘制方法。结果表明,在GMT软件中绘制地图,对于栅格数据,最有效的数据格式为NetcDF栅格文件;而对于矢量数据,则应采用ASCⅡ码表。