利用日本钻孔场地的强弱地震动反演土壤与应变有关的非线性特征

Inversion of strain-dependent nonlinear characteristics of soils using weak and strong motions observed by borehole sites in Japan

在1995年兵库县南部地震期间,日本尼崎、高砂和南光3处钻孔场地的地表台站分别观测到了507cm/s2以上、187cm/s2和126cm/s2的水平峰值地面加速度(PGA)的强运动。利用对强弱地震动的互相关和频谱比的分析,我们给出了除南光之外在尼崎、高砂两处强地震动期间土壤非线性响应的定性证据。我们通过对剪切波速和与频率相关的阻尼因子的反演来评估土壤的非线性。反演得到砾石土的剪切模量比的应变依赖性比粘性土的要大,这与实验室试验结果一致。剪应变在10-4～10-3之间时,反演得到的尼崎、高砂两处砾石土和粘性土的剪切模量比的应变依赖性,分别同砾石土和粘性土实验室试验结果的经验关系相一致。这些结果支持了在砾石土和粘性土场地利用实验室试验所得剪切模量比来模拟强地震动。在尼崎,由主震反演得到的砾石土的阻尼因子在3个场地之中是最大的,但是阻尼因子的应变依赖性不如剪切模量比的应变依赖性那样显著。阻尼因子的应变依赖性不太显著的原因可能是由于散射衰减在低应变范围处于相对优势地位所致。