兰州黄土场地地震动参数量化研究

为了进一步了解土体性质(Q3和Q4黄土)和土层厚度对黄土场地地震动效应的定量影响规律,利用等效线性化波动分析方法,在总结了兰州地区不同年代黄土波速值随土层变化的基础上,结合具体的黄土动力学参数及现场波速测试成果,开展黄土场地在不同性质黄土覆盖条件下地表峰值加速度PGA和黄土场地特征周期Ts等指标变化特征的场地地震反应计算。本文在考虑50年超越概率分别为63%,10%,2%的兰州人造地震波荷载作用下,探讨了不同性质黄土覆盖层的影响,并进一步建立了不同条件下黄土场地地震动反应谱特征周期计算公式。研究结果表明:黄土的性质和厚度对地表放大系数影响较大,随着土层厚度的增加,地表峰值加速度放大系数具有非线性的特点,整体上随土层厚度的增大而增大。在两种性质黄土覆盖条件下,反应谱特征周期变化规律相同,呈对数变化特点。随着土层厚度增大,反应谱特征周期不断增大,增长速率逐渐减小。     

硬夹层厚度对场地地震反应的影响

文中基于某核电站场地工程地质资料,构建了5个硬夹层厚度不同的工程地质剖面。在此基础上,建立了5个一维分析模型,并应用一维土层地震反应等效线性化方法分析了硬夹层厚度对场地地震反应加速度峰值与反应谱的影响。分析结果表明:硬夹层的厚度对场地地震反应峰值加速度与反应谱有较明显的影响,硬夹层厚度的增加减小了场地的非线性效应;不同输入地震动水平下,硬夹层顶板的峰值加速度均小于输入加速度峰值,地表峰值加速度均大于输入加速度峰值;相同输入地震动水平下,随着硬夹层厚度的增加,硬夹层顶板和场地地表峰值加速度与输入峰值加速度之比均表现为先逐渐减小后逐渐增加的趋势,而场地地表与硬夹层顶板的峰值加速度之比随硬夹层厚度的增加总体逐渐增加;硬夹层厚度相同时,随着输入峰值加速度的增大,硬夹层顶板和场地地表的峰值加速度与输入峰值加速度之比逐渐减小;硬夹层仅对一定频带内的加速度反应谱有影响,其厚度越大,影响频带越宽,而对于影响频带之外的加速度反应谱影响很小,同时周期越长影响越小。     

回填土不确定性对场地地震反应的影响

选取某核电场地控制性钻孔的厚度、剪切波速、密度等实际勘探数据,通过改变回填土剪切波速,分析了回填土不确定性对场地地震动参数的影响。研究结果表明:在回填土层厚度不变和模型总厚度不变的情况下,地表的水平向峰值加速度随着回填土剪切波速的增大而减小,但水平向峰值加速度增幅逐渐减小;回填土剪切波速到达一定的波速就不再影响地表水平峰值加速度;随着回填土剪切波速的增加,整个反应谱的谱值都普遍减小。     

地下水位对黄土土层地震动影响初探

场地条件对地震地面运动的影响很大,而对于黄土地区地震地面运动规律又有其自身的特性。鉴于兰州市区地下水位的不断上升,本文选取典型黄河南岸Ⅱ级阶地黄土场地,假设水位逐次提高1m,通过土层地震反应分析计算,分析地下水位上升对地表峰值加速度及反应谱的影响。结果表明:随着地下水位的不断上升,地表峰值加速度及土层地震动放大作用都有减小趋势,地下水的上升一定程度上对地表加速度峰值具有减震作用;但场地的特征周期却有增大趋势,平台范围越来越宽,反应谱双峰现象越来越显著,尤其当水位上升较多(文中11m),在罕遇地震动作用下对所有结构物加震显著,在常遇地震动和设计地震动作用下对自振周期0.7～1.3s结构物加震明显,应引起重视。     

弱震区土层对基岩峰值加速度放大效应的试验研究

以人工爆炸波作为震源,通过现场试验获得基岩和土层场地爆炸波地震动时程,分析场地覆盖层厚度对基岩地震动峰值加速度和地震动持时的放大效应。试验结果表明:土层对基岩地震动有放大作用,基岩峰值加速度放大系数受覆盖层厚度和土层结构的共同作用影响;地震动持续时间随覆盖层厚度的增加而显著增加,受覆盖层土层结构影响不显著。     

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。     

软弱土层的厚度及埋深对深厚软弱场地地震效应的影响

就软弱土层的埋深和厚度对深厚场地地震动的影响进行了数值分析。场地1、场地2和场地3分别选自南京、盐城和天津。场地1、场地2用于分析软弱表层土的厚度对地表地震动参数的影响：场地1的软弱表层土厚度从2m依次增加到30m，构造了18个土层剖面；场地2的软弱表层土的厚度从2m依次增加到36m，构造了21个土层剖面。场地3用于分析软弱夹层的埋深和厚度对地表地震动参数的影响：软弱夹层的埋深从2m增加到62m，构造了16个剖面；软弱夹层的厚度从2m增加到10m，构造了5个剖面。选用Taft、E1 Centro和Northridge地震记录作为输入地震动，将Taft、El Centro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平调整为0．35m／s^2，0．70m／s^2和0．98m／s^2，利用程序SHAKE91对不同的构造剖面、不同的输入地震波及不同的峰值加速度水平，共进行了507种组合的场地地震反应分析。分析表明：对于给定的输入地震动条件，当软弱表层土的厚度超过一定界限值时，地表加速度峰值及放大系数的变化已不很明显；当软弱表层土的厚度超过一定界限值时，加速度放大系数会小于1。也即软弱表层土可起到减震的作用；对于同一场地，输入地震动强度越大，此软表层厚度值越小。对于给定的输入地震动和峰值加速度水平，随着软弱夹层埋深的增加，地表加速度峰值和放大系数入都有减小的趋势，当埋深超过一定值后，地表加速度放大系数小于1．0；软弱夹层厚度对地表加速度峰值的影响与软弱夹层所处位置有关。     

基于场地效应的地震动特性研究

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减特性,最后给出了各类场地峰值加速度衰减曲线。结果表明,土层对于地震动幅值和频谱的放大作用会随着场地类别的变软而增加,并且场地越软,远场的长周期特性越明显。利用平均加速度反应谱可以有效地反映频谱中的长周期成分。     

土层分层厚度对设计地震动参数的影响

对同一场地改变土层分层厚度分别建立四种土层反应分析计算模型,输入人工合成的基岩地震波,分别进行土层地震反应分析计算,得到相应的地表加速度峰值和反应谱。对计算得到的结果进行分析比较,最终得出分层厚度对地震动参数的影响。     

场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析

在研究西安地区大量钻孔资料的基础上,构造了44个不同等效剪切波速和覆盖层厚度场地条件下的典型场地剖面,利用一维等效线性化地震反应分析方法,计算了不同场地在3种不同强度的地震动输入下的地面峰值加速度,分析了地震动峰值加速度放大系数ks随场地类别、等效剪切波速Vse、覆盖层厚度H和输入地震动强度ar的变化特征,指出了按场地类别对地震动峰值加速度调整存在的问题。分析结果表明,加速度放大系数随等效剪切波速、覆盖层厚度及基岩输入地震动强度的增大而减小;等效剪切波速对加速度放大系数的影响大于覆盖层厚度的影响,随着输入地震动强度的增大,覆盖层厚度对加速度放大系数的影响成份有逐渐加大的趋势;覆盖层厚度对加速度放大系数的影响程度随着等效剪切波速的增大而逐渐减弱;加速度放大系数与场地等效剪切波速和覆盖层厚度之间具有较高的拟合度的统计回归关系。由此提出了直接用场地等效剪切波速和覆盖层厚度对地震动峰值加速度进行调整的新途径。最后,就地震动峰值加速度随场地条件的调整方法,提出了有待进一步研究的问题。     

输入界面对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,选取不同深度的岩层位置作为地震动输入界面,构造多种场地土层模型,选择Taft、Kobe和E1centro 3条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法重点分析了地震动输入界面对场地地表地震动参数的影响。研究结果表明,随着输入界面深度的增加,场地地表的峰值加速度逐渐增加,且增加的幅度呈逐渐减小的趋势,但输入界面深度对地表加速度反应谱特征周期的影响较小;输入界面剪切波速值对反应谱特征周期影响有限,但对地表峰值加速度影响较为显著,地表峰值加速度随着输入界面剪切波速的增大而增大,且两者的增幅呈现近似的线性关系。     

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。      

山东工程场地地震动放大效应初步研究

工程场地岩土条件是影响地震动峰值加速度的主要因素之一.设基岩输入面的地震动峰值加速度为ar,经场地土层反应分析求得的地震动峰值加速度为aks,则场地土层地震动峰值加速度放大因子ks可由ks=aks/ar求得. 作为工程地震学的一个统计量,ks表征场地土层放大综合效应.     

软土层几何特性与剪切波速对场地峰值加速度的影响

软土层对场地地震动的影响一直以来是地震工程学的研究重点。本文应用一维真非线性场地反应分析方法,对某单层匀质场地内软土层的几何特征(厚度与埋深)和剪切波速变化对地面峰值加速度的影响进行了数值分析。研究结果表明:软土层的存在使得场地加速度幅值分布在软土层处发生突变,随着软土层几何特性和剪切波速的不同,这种突变可能使得地面峰值加速度增大或减小;存在一个由软土层厚度、埋深和相对剪切波速三个参数构成的临界状态面,当软土层的状态位于临界面以内时,软土层对地面峰值加速度起放大效应,且加速度效应系数随着上述三个变量的增大表现出先增大后减小的变化规律;当软土层位于临界面以外时,其对地面峰值加速度起衰减效应,加速度效应系数随着上述三个变量的增大而减小。根据算例的参数分析建立了其临界面方程,并提出了估计软土层加速度效应系数的经验公式,可为类似问题提供参考。     

汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析

在实际场地钻孔资料的基础上,选取和构造45个有代表性的典型场地剖面,利用一维等效线性化波动方法,计算各个场地在三种不同强度地震动输入下的地表加速度反应。结果表明:(1)在远场地震动作用下,黄土场地PGA较大,反应谱平台范围较宽,集中在0.2~0.6s;(2)随着黄土覆盖厚度的增加,PGA减小,但对于自振周期大于一定范围的结构物震害加重;(3)对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土厚度在20~100 m时,随厚度的增加,反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,特征周期放大1.1~1.25倍。     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响TPF

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro 和Kobe 三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析。研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关。地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小。     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro和Kobe三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析.研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关.地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小.     

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。     

软弱层对地表地震加速度影响的初步研究——以青岛地区为例

在青岛地区工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了软弱土层场地剖面。利用场地地震反应分析方法计算了软弱土层在处于剖面中不同位置、不同厚度,在不同地震动输入下对地表峰值加速度的影响。研究表明:在青岛地区特定的地震环境下,软弱土层位于剖面顶部、中部、下部,受软弱土层厚度及输入地震动的影响,对地表加速度的影响是不同的;在青岛地区特定的地震环境及输入地震动情况下,软弱土层位于剖面不同层位(顶部、中部、下部)对地表加速度的影响是不同的,软弱土层厚度及输入地震动对地表加速度的影响也是不同的。这在工程应用中具有十分重要的意义。     

兰州市区场地地面与基岩地震动峰值加速度对应关系研究

根据兰州市区黄河阶地特征及黄土层覆盖厚度,对兰州市场地划分了3个分区,选用兰州市区156个满足场地地震反应条件的地震钻孔资料,对每个工程场地合成3组相互独立的基岩加速度输入时程,进行土层地震反应分析,对各个工程场地地面与基岩地震动峰值加速度的对应关系进行研究,结果表明I区内的工程场地地面与基岩地震动峰值加速度比值为1.120,Ⅱ区为1.320,Ⅲ区为1.531,平均均方根误差为0.083。