利用土的性状确定建筑场地类别的评价方法

建立了土的性状指标与土层剪切波速经验关系,用实例阐述了利用土的性状确定建筑场地类别的评价方法。     

对建筑场地类别划分方法的探讨

判定场地类别是岩土工程勘察要解决的主要问题之一。科学地确定场地类别可以用来指导建筑抗震设计。判定场地类别的方法目前主要依据规范法进行。在按规范法进行判定场地类别时,由于场地沉积土层的差异、建筑物基础埋深的不同或采用基础型式的不同、场地标高的不同,有时会产生一些矛盾。对这些矛盾提出了初步解决的建议,供业内人士参考及批评指正。     

单孔法波速测试在宿州市区建筑场地类别划分的应用及该区特征研究

建筑场地的不同类别反映不同场地条件对基岩地震震动的综合放大效应,建筑场地类别是根据土层等效剪切波速和覆盖层厚度进行划分的。这里介绍了单孔法波速测试在计算土层等效剪切波速度,划分建筑场地类别上的应用,以及通过对宿州市区40个建筑场地的201个土层等效剪切波速数据Vse20和场地类别划分结果进行统计分析、研究,得出该区域类似地层条件的土层等效剪切波速近似呈正态分布特征,估算范围在195.89m/s～222.46 m/s,推测建筑场地类别为Ⅲ类。     

剪切波速测试技术及场地土液化势判别

文章简要地介绍了剪切波测试技术的基本原理、野外测试方法及其在工程中的主要用途.结合工程实例,对于在资料处理中碰到的场地液化势判别的问题,采用石兆吉判别式,丁伯阳判别式,谢生荪判别式及标准贯入试验法等目前运用较多的多种液化判别方法进行对比分析,最后得出在本次工程中石兆吉判别式结果最切合本次工程,其结果予以采用,并且就液化判别问题提出了一些建议.     

基于地基现场横波波速测试评判建筑场地类别的研究

工程场地纵、横波波速测试是近年来在工程勘察中取得一定效果的原位测试方法之一。以工程实例为依据,结合新型XG-1型悬挂式单孔波速测井仪测试结果,说明了横波波速可以确定场地土类型、判定建筑场地类别、估算场地卓越周期、评价岩(土)体质量,为场地工程地质评价和工程设计提供科学依据。     

土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响

岩土工程中的不确定性是工程风险的重要来源。在我国7个主要地区的20个工程场地上开展了国内外首次大范围现场剪切波速不确定性专项试验,共由47家单位用11种工程常用仪器采用单孔法完成,获取了600组土层剪切波速Vs实测数据。依据实测结果拟合了场地时间平均剪切波速Vs, z的变异系数COV与计算深度Z的对应公式,揭示了土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响,进而分析了我国场地分类的可能潜在误判区域。结论如下：在目前我国现场剪切波速测试水平下,Vs, z的变异系数与深度负相关——在近地表处达到极大值15%,并随着深度增加明显减小;地表至10 m深度区间内,Vs, z的变异系数迅速减小;10～20 m深度区间内,Vs, z的变异系数减小趋势变缓;超过20 m深度后,Vs, z的变异系数小于5%且基本不变;我国III、IV类场地分类采用的等效剪切波速Vse和欧美场地分类指标Vs, 30的变异系数基本相等;依据我国建筑抗震设计规范GB50011－2010,对I类场地以及覆盖层厚度小于5 m或等效剪切波速接近500 m/s的II类场地分类时需考虑剪切波速不确定性的潜在影响,其他类型的II类场地、III类和IV类场地在分类时基本可忽略其影响。     

基于已知钻孔的场地类别模糊等值线的建立

对照现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）场地类别划分方法,应用模糊数学原理,推导了场地类别的模糊二次评价方法,得出了场地类别的模糊向量和模糊特征周期,实现了场地类别划分的连续化;在此基础上,基于收集到的杭州市254个建筑场地波速钻孔实测资料,通过建立场地类别地质模型,实现了场地类别、特征周期的模糊等值线,与实测资料对比,结果表明：由该模糊等值线得出的建筑场地抗震类别与现行《建筑抗震设计规范》给出的场地类别是统一的,模糊特征周期与规范给出的特征周期基本上是吻合的,该模糊等值线对建筑抗震设计具有指导意义。     

沉管灌注桩及打入式桩成桩前后场地类别的测试与分析

本文讨论了沉管灌注桩及打入式桩对场地类别的影响和减轻震害的机理，通过对淮阴工[学院主楼地基在成桩前后的建筑场地的剪切波速对比测试，作者发现沉管灌注桩及打入式桩有改变地类别的可能，最后建议《规范》^[1]应增加对采用桩基础的建筑（特别是打桩较密的高层建筑）在打桩后应再次进行剪切波速测试并对场地类别的重新判定等内容，从提供工程设计的经济效益和社会效益。     

工程场地土层地震反应模型实例分析

在给定基岩地震输入的情况下计算实际场地土层不同深处的地震动反应谱,然后修改实际土层模型参数,在考虑土层厚度和软弱夹层变化的情况下进行地震反应分析,得出一些有意义的结论。     

成层场地基本周期简化计算方法研究

从波动问题物理本质出发,提取阻抗比和周期比作为表征不同土层条件下场地周期变化规律的基本特征量。提出了子层周期贡献系数的概念,并指出其可由阻抗比和周期比唯一确定,建立了周期贡献系数与阻抗比和周期比一般关系。采用子层周期加权累加方式形成一套简单实用且具有明确物理意义的成层场地基本周期估算方法,以传递函数法结果为标准,就240种工况算例与现有简化方法进行对比,给出各方法偏差分析和适用性评价。主要结论为:阻抗比和周期比作为场地周期研究的基本特征量,结果具有完备性;传统法无法反映土层结构对场地周期的影响,对最普遍的渐硬型场地,偏差也有可能达到40%以上,对存在极端软夹层情况其偏差极易大于20%;Hadjian法精度明显优于传统法,但方法和参数本身缺乏明确的物理意义;新方法在一般和极端两种情况下最大偏差均不超过8%,偏差小于5%和2%工况数占比分别达到85%和60%以上,高于Hadjian简化法,可以在实际工程中推广应用。     

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。     

多地貌单元复合场地非线性地震效应特征二维分析

针对由河漫滩、阶地、波状起伏的丘陵地带和残丘等组成的典型复合地形场地,基于ABAQUS软件的显式有限元并行计算集群平台,考虑土体的非线性特征,采用黏弹性人工边界模拟切除的无限域对地震波动的影响,建立了大尺度复合地形真实场地的二维有限元模型,并将基岩地震动视为SH波,分析了不同地貌单元复合场地地震效应特征。结果表明：地形差异引起地表各测点峰值加速度(PGA)及峰值位移(PGD)不同;在相同地震波入射下,河漫滩区地表PGA大于Ⅰ级阶地区域,但其PGD明显小于Ⅰ级阶地区域,且河漫滩区的峰值位移差动较小;场地地表水平加速度反应谱呈双峰及多峰现象,加速度在0.4～1.2 Hz频段放大较多,且加速度反应谱特性与输入地震动相关;特定频段（0.5～1.75 Hz）地震动放大效应与聚集效应比较明显,频率小于0.2 Hz及大于2 Hz时,场地地震动放大特征不显著。低丘区的敏感频率段宽于河漫滩区;观测点的位置影响相应的水平加速度持时大小,局部地形变化将引起地震动持时差异,且持时和输入地震动特性相关。     

关于地震水平叠加时间剖面二维归位分层作图方法的探讨

针对我国东北地区地质构造特征,在煤田地震勘探资料解释工作中,解释后的水平叠加时间剖面,需要进行时深转换;在时深转换作图过程中,依据不同地质模型,采用各自地质模型的综合速度曲线,对水平叠加剖面采用分层作图,使地质层位空间二维归位后,误差小、位置准,从而可提高地震勘探资料解释精度。     

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。     

远场大地震作用下大尺度深软场地的非线性地震效应分析

基于ABAQUS软件自行研制的并行计算显式算法集群平台,针对苏州城区典型地层剖面,建立了大尺度深软场地的二维精细化非线性有限元分析模型,对人工地震波和大地震远场地震动作用下深软场地的非线性地震效应进行了比较研究。研究结果表明：（1）与人工地震波作用时深软场地的地表峰值加速度放大效应相比,大地震远场地震波作用时的放大效应尤为显著,由于土介质的横向不均匀性及其非线性,使不同地表的峰值加速度放大效应存在明显的变异性。（2）深软场地对周期小于0.3 s的高频地震波均具有显著的滤波效应;大地震远场地震波作用时,深软场地对周期0.85～1.65 s的长周期地震波的放大效应非常显著,但对2.5～7.0 s的长周期地震波呈现出明显的滤波效应。（3）地震动峰值加速度PGA值沿土层深度和横向的分布形态呈现出明显的高低起伏现象,在不同成因的土层更迭面附近及土介质横向不均匀性显著的区域,地震波的局部聚焦放大和过滤减小现象尤为明显,且大地震远场地震动作用时,20 m以浅土层的PGA值呈现出非常显著的放大效应。（4）地震波的频谱特性、土层的横向不均匀性对深软场地地表加速度反应谱? 谱的谱形有显著影响;给出了描述加速度反应谱沿土层深度变化特征的三维谱形曲线,可以直观地展示出深软场地中细长地下结构地震反应可能存在类共振现象的土层深度。     

考虑Gmax附加衰减的场地地震响应离心机试验数值模拟

在常规的场地地震响应有效应力分析法中,通常只考虑Gmax随有效应力和孔隙比的变化,而最新的试验研究表明,Gmax在大应变幅振动下存在附加衰减。收集了不同类型土体在大幅振动下的298组Gmax数据,拟合并给出了对应于两种Gmax附加衰减模式的计算模型,通过编制可考虑Gmax附加衰减影响的一维场地地震响应有效应力分析程序,分别对典型场地和离心机振动台模型场地的地震响应进行分析对比。结果表明：Gmax附加衰减对场地加速度和剪应力响应均有较大影响,将加速场地液化进程和扩大场地最终液化范围;考虑Gmax附加衰减可较好地模拟动力离心模型试验场地动力响应;但在强震情况下,场地迅速液化,Gmax附加衰减对场地动力响应的影响反而减弱。     

数字台网观测资料中sPn震相的测定与应用

对于发生在地壳内的地震 ,sPn具有与Pn震相到时差与震中距无关以及振幅和周期都比Pn大的运动学和动力学特征 ,利用数字台网观测技术的优势 ,将震中距不同的台的Pn震相对齐后可同时测定多台的sPn震相 ,进而测定该地震的震源深度。这种分析和测定方法简捷准确 ,可在台网的日常近震分析中推广应用。     

深厚饱和软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响

工程场地中透镜体对地震动具有明显的影响,且饱和场地与相应干土场地的地震响应具有明显的差别,而目前对于深厚饱和软土场地中透镜体对地震响应的影响还鲜有研究。采用有限元-间接边界元耦合法,建立饱和场地中非线性土-结构动力相互作用模型,对深厚饱和软土场地中透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应的影响进行了系统地分析,并着重讨论了土骨架-孔隙水耦合作用的影响。研究表明,深厚饱和软土场地中的透镜体可能会明显改变上部结构的动力响应;透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应有不同程度的影响,且与干土场地中规律存在明显差异;土骨架-孔隙水耦合作用对上部结构动力响应的影响显著。     

NEHRP soil classification and estimation of 1-D site effect of Dehradun fan deposits using shear wave velocity

Shear wave velocity of the near surface soil at nearly 50 sites in the sub Himalayan mountain exit covering Doon fan deposits, was determined using Multi-channel Analysis of Surface Waves (MASW), a seismic reflection technique. Based on the average shear wave velocity of the upper 30 m soil column, sites in the Dehradun fan are predominantly classified as class ‘D’ (180–360 m/s). Similarly, sites located on the northwestern, eastern and southeastern sides of the fan deposit have shear wave velocities (in the upper 30 m soil) greater than 360 m/s, thereby classifying them as class ‘C’ (360–760 m/s) in accordance with NEHRP provisions. Some of the sites towards the southwestern side of the fan deposits had average shear wave velocities less than 180 m/s and could be classified as soil class ‘E’. One dimensional site effects, including amplification and dynamic period were calculated for the majority of the sites. However, some of the representative suite of sites across the north–south profile of Dehradun fan has been discussed here. Although the attenuation is greater on the southwestern side of the Dehradun fan deposits (i.e. thicker, low velocity sediments) and the sites had been classified as class ‘D’ and ‘E’ but the site amplification tends to be greater in the northern and northwestern part of the city due to large impedance contrast with in the near surface soils.