地下结构对地表加速度峰值影响分析

地下结构对地震动传播路径有较大的改变,集中表现为改变地表的地震动特性,导致建立在地表的邻近建筑产生复杂的地震响应。通过建立包含矩形地下结构的土-结构模型和自由场模型,结合所定义的地表水平加速度峰值放大系数,分析了地下结构埋深、地下结构弹性模量、地震动频率等因素对地表水平方向加速度幅值的影响。结果表明:地表距离地下结构侧边0.5~1.5倍结构宽度位置会出现一个明显的放大系数峰值点;增加地下结构埋深有利于减小地下结构对地表加速度的影响;地表水平加速度放大系数随着结构弹性模量的增大而增大;低频地震动对地表加速度改变较小,而高频地震动对地表加速度的影响显著。

土层结构对地表加速度峰值的影响

本文在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了若干有代表性的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地在三种不同强度的地震动输入下的地表加速度峰值反应。分析研究了覆盖层厚度、软土层的埋深与厚度等对场地地表加速度峰值的影响,得到了一些有意义的结论。

液化土层对地表加速度反应谱的影响

采用一种改进的有效应力方法研究土层液化对地表加速度反应谱的影响,分析中考虑了砂层的厚度、埋深和输入地震波的幅值和波型等因素。分析结果表明,土层液化使地表加速度反应谱的特征周期至少延长0.1秒以上,使原Ⅱ类场地变为Ⅲ类场地,高烈度时易变成Ⅳ类场地,反应谱中周期0.8秒～1.0秒是液化砂层加震或减震的一个分界点,液化对反应谱短周期分量具有一定的减震作用,而对长周期分量有非常显著的放大作用。

软弱夹层对地表加速度峰值的影响

软弱夹层对地震反应的影响众所周知,根据实际工程情况,软弱夹层定义为:当某土层剪切波速Vs与上下相邻两层剪切波速Vs/Vs-1≤0.80,且Vs/Vs+1≤0.85时,该层就是软弱夹层.根据天津实际情况,利用目前工程上所广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地剖面在3种不同频谱地震动作用下的地表加速度峰值.分析研究了不同埋深的软弱夹层对地表加速度峰值的影响,获得了一些有意义的结论.

以剪切波速与地表峰值加速度为依据的地震液化确定性及概率判别法

剪切波速作为土性的基本参数,为评价土体抵抗地震液化的能力提供了一种方法。回顾了以剪切波速和地表峰值加速度为依据的场地地震液化判别方法的演化历史,依据他人收集的现场液化资料,合计49次地震、618例液化/不液化场地数据,提出了确定液化临界曲线的基本原则,给出了基于修正剪切波速与地表峰值加速度的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对细粒含量、有效上覆压力、震级等因素取值变化的合理性,分析了估计土层循环应力比CSR的剪应力折减系数、震级标定系数、有效上覆压力修正系数等因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性。结果表明:液化临界曲线对各种影响因素具有很好的适用性。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了建议的液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,分别建议了相应的液化临界曲线。该方法以丰富的现场液化数据为依据,具有广泛的应用前景。

基于人工神经网络的地震动峰值加速度预测研究

地震动峰值加速度对建筑结构具有重要影响,是灾害分析和结构设计的重要组成部分。文章选用日本KiK-net台站提供的地震数据及相应的场地信息,基于人工神经网络技术,构建了一个可以预测地震动作用下地表峰值加速度的预测模型。对模型进行训练和评估后结果表明,该人工神经网络预测模型可以较好地预测地表峰值加速度,模型的误差呈正态分布,均值误差接近于0,模型的决定系数高于0.8,展现出了良好的预测性能。同时该模型在各类场地中均有较为一致的预测性能,具有一定的工程应用价值。

覆盖土层厚度对地表峰值加速度的影响研究

从我国不同地区地震安全性评价报告中选出3个代表Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地的钻孔,利用新一代土层地震反应分析方法和程序SOILQUAKE,计算这些钻孔在3种输入地震动强度下的地表峰值加速度,研究不同覆盖土层厚度对地表峰值加速度的影响。结果表明:3种场地在相同覆盖土层厚度下,输入地震动强度越大,PGA越大,在覆盖土层厚度约30~40m时PGA达到最大值。放大倍数与输入地震动强度反相关,覆盖土层厚度为25~30m时,放大倍数在3种地震动强度下均达到最大值,且其随着地震动强度增加而增加,增加幅度则随着强度的增加而减少。

合肥城区基于抗倒塌的地表地震动峰值加速度研究

根据合肥城区地貌及第四系分布特征,选取了36个典型钻孔,运用一维等效线性方法,对三种不同超越概率条件下地震动参数进行计算,并对峰值加速度放大系数以及罕遇地震动与基本地震动放大倍数的规律进行研究。结果表明:覆盖层厚度、地貌特征、土层结构对地表地震动峰值加速度及其放大系数的影响显著,且存在一定规律性。

天津南港吹填土厚度变化对地表峰值加速度的影响

场地条件对地震波有明显的放大或缩小作用。工程抗震设防确定工程场地设计地震动参数时,必须考虑工程场地条件的影响。本文选用一处工程实例中的地震危险性计算结果,采用一维等效线性化波动方法,研究了吹填土软弱层厚度对地表峰值加速度的影响。研究结果表明:在不同的地震动输入条件下,输入的地震动强度越小,地表峰值加速度放大效应越大;地表峰值加速度放大倍数随着吹填土软土层厚度的增加先增大后减小,而最大放大倍数所对应的软土层厚度与地震动输入的大小有关。本文所得结果有助于在地震安全性评价工作中把握重点,为制定出合理可靠的工作方案提供依据,从而减少土层地震反应分析过程中的不确定性,提高抗震设防参数的精度。

地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明：1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数？谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且？谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的？谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的？谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的？谱谱值明显大于近场地震动作用的？谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。

地下结构开发对场地地表反应谱影响研究

从抗震的角度来讲,地铁隧道等地下结构的建设,必然会引起场地土层以及邻近建筑物的地震动力响应发生变化。文章分析了地铁隧道建设前后,场地地表加速度和反应谱的变化情况。计算结果表明:与自由场地地震反应相比,隧道的建设对场地的地震反应特性有很大的影响,并与地震波的频谱特性有很大关系。文中初步给出了一些影响规律,为确定地铁附近已建或新建建筑的设计地震动参数提供了参考依据。建议在地铁等地下工程的规划和设计时考虑工程建设后对地表设计地震动的影响。

不同深度粘性土层动剪切模量比的不确定性对场地地表地震动参数的影响

本文主要以Ⅱ类场地为例,基于不同深度段粘性土层(10m以上;10m^18m;18m以下粘性土层)的动剪切模量比初始试验基准值,增加或减小其基准数值的10%,20%以及30%,其它计算输入参数不变,进行了57种工况下的土层地震反应分析计算。通过该场地条件下的不同工况的地表加速度峰值结果,以及相应工况下地表加速度反应谱的绘制,对比不同工况下的地表加速度峰值与地表加速度反应谱形态,并与实际场地土层地震反应分析模型的计算结果进行对比分析,初步得出不同深度段粘性土层的动剪切模量比的不确定性对场地地表加速度峰值与反应谱影响的规律性。

土体非线性参数变异性与地表响应的概率关系

场地土体非线性参数存在明显的变异性,因而与其相关的许多岩土工程问题都会受到其变异性的影响。采用数值模拟的方法研究了场地土非线性参数概率与场地地表加速度反应谱概率之间的关系。结果表明,场地土体动剪切模量比概率水平与场地地表加速度反应谱概率水平的关系随周期频段的变化而变化,粘性土在0.01 s～0.8 s周期内,无粘性土在0.02 s～0.7 s周期内,两者基本呈线性关系;场地土体阻尼比概率水平与地表加速度反应谱概率水平存在良好的对应关系,二者概率水平一致,且与反应谱的频段无关;在0.01 s～6.0 s周期频段内,无粘性土和粘性土的阻尼比概率与地表反应谱概率水平呈明显的线性关系。

表层土结构对地表地震动的影响研究

场地覆盖土层的结构特别是近地表土层结构的变化对地表地震动的影响很大,针对表层土结构的变化对地表地震动的影响进行研究。根据场地实际钻孔资料,选取和构造了199个场地计算剖面,利用工程上广泛应用的一维等效线性化波动分析方法,计算了不同场地类别(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类)在3个典型地震动时程、但不同幅值输入情况下地表的峰值加速度的变化情况。通过对计算结果的分析,总结了表层土厚度的变化和剪切波速的变化对不同场地地表峰值加速度的规律性影响。

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。

地铁运行振动诱发地层和地表动力响应分析

采用FLAC3D三维弹塑性动力有限差分模型,综合考虑地层和地表受振相互效应现象,对广州地铁某区间隧道运行列车振动诱发的地层和地表动力响应进行了分析。结果表明,在地铁运行振动作用下,地层的位移响应和速度响应向下和两侧衰减较快,但向上衰减较慢,对地表产生了较大范围的影响;地表振动加速度在隧道正上方强度最大,往两侧逐渐减弱,而在离开隧道轴线一定距离部位出现了一加强区。计算结果与现场实测数据吻合良好。

场地条件对地表地震动特征的影响

以安徽省滁州市地震小区划场地为研究对象，基于ABAQUS显式有限元并行计算平台，采用大尺度二维精细化有限元非线性分析方法，研究了局部地质条件差异对场地地震效应的影响。结果表明：该场地地震动放大效应明显，河漫滩地表PGA放大效应尤为显著；相比一级阶地，河漫滩地表加速度反应谱谱形加宽，谱峰向长周期方向移动，移动幅度约为0．05～0．25S，相应的特征周期增大。地表加速度反应谱呈双峰甚至多峰特征，大尺度场地非线性有限元分析能定性反映出局部地质条件对场地地震效应特性的影响，可为城市地震小区划提供更为合理的科学依据。

基于黑龙江经验场地模型的地震动放大效应研究

局部场地效应是抗震设计规范中的重要内容,以场地类别为基础的场地效应划分结果较为粗略。为解决这一问题,以黑龙江地区土层分布及其剪切波速、土动力特性和密度等资料为基础,统计出场地土参数随深度的变化特征,利用统计结果建立深度从10~80 m不等的15个经验场地模型。以黑龙江地区典型基岩加速度反应谱为目标谱,人工合成地震动作为输入,为了消除随机相位的影响,每一目标谱合成400条地震动加速度时程。分别计算这15个经验场地模型的地震反应,得到不同超越概率水准下地表峰值加速度统计值以及加速度反应谱标定谱的动力放大系数统计值。计算结果表明:随着场地厚度的增加,场地周期在逐渐增加,场地峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)放大倍数呈现减小的趋势;随输入地震动强度的增加,场地PGA放大倍数减小的趋势呈现出非线性,动力放大系数随场地覆盖层变厚呈现先减小后增大的趋势;随着地震动强度的增加,动力放大系数逐渐减小且随土层厚度的变化趋势趋于平缓。动力放大系数结果不是定值2.5,场地较薄并且地震动较小的情况下,动力放大系数远超2.5;场地较厚并且地震动较强时,动力放大系数大多趋于2.5。

基于BP神经网络的场地等效剪切波速变化预测研究

利用日本KiK-net台网提供的407个台站的30952条地震动记录,提出了一种基于BP神经网络的场地等效剪切波速比变化预测模型。模型采用了均方误差函数及Adam优化算法,由3个输入参数、5个隐藏神经元及1个输出参数组成。输入参数为地面峰值加速度PGA、Arias烈度I_(a)及场地剪切波速V_(S30),输出为场地等效剪切波速比(V_(S r))。研究结果表明:该神经网络模型残差对于各输入变量整体呈现出无偏的特性,在大部分的软硬场地中均有较好的预测性能,该模型预测得到的PGA关于V_(S30)的相关系数曲线与用传统的最小二乘法回归得到的函数曲线相比,其相关系数有更好的表现。该模型预测曲线显示,B类场地在PGA达到175 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,D、E类场地在PGA达到140 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,多数场地的非线性阈值为50~100 cm/s^(2)。PGA在该网络模型中占据着较高的权重,为场地等效剪切波速变化的最主要控制参数。该网络模型捕捉到场地等效剪切波速比随PGA的增大有下降的趋势,而较为松软的D、E类场地受PGA影响更大,下降幅度更大。

土层结构对反应谱特征周期的影响

本文选取和构造了若干有工程意义的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了在不同地震动输入下的不同场地剖面的地表加速度峰值和地表速度峰值。利用计算得到的地表加速度峰值和速度峰值计算了不同场地在不同地震动输入下的反应谱的特征周期。研究了不同土层结构对地表加速度反应谱特征周期的影响,获得了一些有意义的结果。