地震场地的综合评定方法

本文给出了一个考虑场地土层的刚度、覆盖土层厚度及软弱夹层、液化土层等因素对场地地震动影响的综合评定方法。该方法根据场地土层的刚度和覆盖土层的厚度，按模糊评判方法确定场地指数μ值，并建立μ值与设计地震反应谱的关系。当场地指数确定时，就可确定用于抗震设计的反应谱。对于场地土层中含有软弱夹层或液化土层的情况，本文还给出了考虑这些影响因素，对场地指数或设计地震动参数进行修正的方法。

软土地基上的港口陆域回填区场地地震反应分析

在软土地基上通过回填砂形成的港口后方陆域,其场地为在密实砂层下卧软弱土层的特殊场地。利用一维场地地震反应分析软件DEEPSOIL的时域非线性分析方法建立分析模型,选择10组地震加速度记录作为输入地震动,分析该类特殊场地的地震反应。结果表明,软弱土层在强震作用下会产生大的剪切变形,使滞回阻尼充分发挥从而耗散地震能量;地震在通过软弱土层向上传递过程中迅速减小,软弱土层具有明显的减震和隔震效果。

南海西沙典型珊瑚砂岛礁场地地震响应模拟与监测研究

南海珊瑚砂岛礁场地的非线性地震响应分析对中国南海岛礁建设的地震安全保障具有重要现实意义。以南海西沙某典型珊瑚砂岛礁为研究对象,建立了考虑该岛礁场地地形地貌特征及非饱和带水文地质特征的岛礁场地地震响应分析二维有限元数值模型。基于南海岛礁现场监测地震数据验证了模型的有效性,数值分析了不同输入地震信号的岛礁场地非线性地震响应规律。结果表明:①受岛礁岩盆效应影响,岛礁边缘处的PGA放大效应较为显著;沿高程方向,受地层岩性变化及地下水饱和度的影响,PGA放大因子曲线表现出明显的界面转折特征,并且松散珊瑚砂层的PGA放大效应较基岩更为显著;②岛礁场地加速度反应谱的卓越周期与输入地震动基本吻合,但岛礁场地的地表地震动显著持时与输入地震动相比均有不同幅度的延长;③全饱和与否对PGA放大因子和Arias强度有一定影响,但对PSA反应谱影响较小。研究成果可为南海西沙类似珊瑚砂岛礁场地的地震安全研究及场地抗震提供参考。

基于时序卷积神经网络的场地地震效应模拟

场地地震效应模拟作为岩土地震工程学的热点与难点,多基于数学物理方法或观测记录开展研究,需面对动力方程求解、建模不确定性、数据稀疏、泛化能力等问题。针对以上问题,本文构建了物理嵌入的时序卷积神经网络(Phy-TCN)模型,并验证了其与纯数据驱动的时序卷积网络(TCN)的性能差异。针对KiK-net数据库中场地井上/井下强震记录,采用Phy-TCN模型开展了场地地震效应模拟。结果表明:Phy-TCN模型可有效模拟时序型数据;在KiK-net观测记录等含噪信号模拟中,以选取站点的地震事件特定周期点反应谱值为基准,Phy-TCN模型和等效线性化方法所得数据与实测记录的平均相对误差分别为0.067和0.379。基于上述结果认为,Phy-TCN模型可应用于土层剖面信息模糊条件的场地地震效应模拟。

积石山M6.2地震诱发秦阴村黄土震陷灾害研究

2023年12月18日在甘肃省临夏州积石山县发生的M6.2地震诱发了多处黄土震陷灾害。通过对积石山县石塬镇秦阴村黄土震陷灾害进行现场调查,得出灾害的主要特征;利用原状黄土开展室内试验,研究秦阴村黄土的物性参数特征、微结构特征和震陷性,结合现场调查结果分析震陷灾害产生的主要原因。研究结果表明:秦阴村震陷区内土体酥裂,裂缝发育,边缘土体坍落或产生滑坡;土层呈反倾台阶状震裂破坏,最大沉降量57 cm,裂缝最大长度约300 m,宽度约83 cm。震陷区黄土土质疏松、含水率较高、架空孔隙发育、颗粒胶结较弱,具备产生震陷的土性条件。震陷区黄土层厚度较大,地震的等效动应力大于土体产生震陷的临界动应力,且地震动持续时间较长、卓越周期较大,使得场地产生了严重的震陷破坏。

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10~0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明:5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。

基于格网的汶川地震场地灾害监测分析

本文利用格网技术(Fishnet),对龙门山地区"5.12"大地震震后的多期次遥感影像数据及基础地理信息数据进行评价、整合并实现了动态管理,在此基础上得到覆盖整个龙门山构造带的、能够反映不同地物信息的影像群。汶川地震造成了大量山体崩塌、滑坡、泥石流等地震场地灾害,这些灾害体表现为成群、成带分布的特征,并且单一的小灾害体分布面积较小,但总体规模较大,难以从影像上准确无误提取所有单一的灾害体等特点。鉴于上述原因,本文提出以灾害体分布密度,将地震场地灾害分成6个密度等级,并结合格网(Fishnet),通过不同时相、不同数据源的影像之间的对比分析,解决了高起伏度地区影像中阴影区的场地灾害的提取等问题,完成了汶川地震场地灾害监测分析及野外验证,最终得到汶川地震场地灾害分布面积为972.081km2。汶川地震场地灾害的分布平行和垂直于龙门山断裂带均表现出明显的分段和分带特征。平行于龙门山断裂带,地震场地灾害的分布表现出明显的分段特征:西南部灾害体呈连片集中分布,影响范围较宽;中部表现为细脖子化,影响范围较窄;到东北部灾害体表现为以小规模的灾害体散点状分布,但是影响的区域较广。垂直龙门山断裂带方向,地震场地灾害的分布表现为分带特征:汶川地震场地灾害约80%分布在中山带;后山带,地震场地灾害主要沿着汶川-茂汶断裂及部分河流两侧分布于汶川境内;而在前山带,地震场地灾害一部分在绵竹市和安县境内的北部呈现密集分布,另一部分在江油市辖区内多呈散点状分布。

高烈度山区场地非线性效应对连续刚构桥地震响应的影响分析

为了研究高烈度山区地震场地非线性效应及其对连续刚构桥地震响应的影响,选取具有代表性的20条地震波,基于土层分析软件Deepsoil和通用有限元软件ANSYS,计算分析等效线性和非线性两种模型的场地效应和桥梁结构地震响应。结果表明:(1)考虑非线性模型时地表PGA放大系数比等效线性模型时更大,且土层越柔软,非线性模型下的地表PGA放大系数越大。小震、大震作用下的放大系数依次为1.5~3.5、1.3~1.7,呈减小趋势。(2)随着地震动强度增大,两种模型得出的土层峰值加速度随土层深度变化趋势逐渐出现差异,且非线性整体大于等效线性。在大震作用下,非线性约为等效线性的1.36倍;在软弱土层处更明显,约为1.54倍。(3)小震作用下,两种模型计算得出的地表加速度反应谱接近,呈现一致的变化规律。大震作用下,非线性模型得出的反应谱起伏变宽,峰值变大。(4)非线性得出的桥墩底剪力和弯矩均方根值约为等效线性的1.37倍,因此采用非线性模型考虑场地效应对结构响应影响较大。

上海软土场地的地震反应特征分析

近年来的宏观震害资料和强震观测记录已经证明:场地条件不仅对地震动的峰值加速度和频谱形状具有重要的影响,而且与不同类型工程结构的地震反应和震害机理也具有相当密切的关系。上海地区的第四纪沉积土层呈水平层状分布,基岩埋深可达300m左右,且浅部普遍发育有滨海沼泽相软土。因此,上海地区上覆深厚、软弱的沉积土层,对场地的地震反应特性无疑具有重要的影响。文章基于一维场地地震反应的等效线性化频域分析方法,建立了上海软土场地的动力分析模型,以El Centro地震波为例,重点分析了上海地区场地土的地震反应加速度反应和频谱特征。研究表明,在7度抗震设防即场地地面峰值加速度(PGA)等于0.1 g的情况下,上海软土场地的地表峰值加速度具有放大特性,地表加速度的频谱组成具有低频放大,高频过滤的特征,地面运动加速度反应谱的卓越周期也具有向长周期方向移动的趋势。

基于可液化场地地震反应数值模拟的影响因素分析

饱和砂土地基在强震作用下会产生液化,导致其强度降低,并产生沉降、侧移和喷砂冒水等现象。基于YANG Zhao-hui提出的砂土液化本构模型,采用OpenSees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,阐述了液化机理以及对地基的作用;通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响。结果表明,饱和松砂场地更易产生液化;大震下场地更易产生液化;长持时的地震动更易造成液化;高频和低频的地震动均不易造成液化,而存在一个最易造成液化的中间频率值。

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0．3S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0．85～1．65S的长周期地震波的放大效应非常显著，但对2．5～7．0S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，20m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β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。

水平成层场地地震反应非线性分析

本文首先推导了李小军积分格式(中心差分与Newmark平均加速度法相结合)的增量形式,并据此离散动力平衡方程,同时,采用Pyke提出的土动力本构模型以及多次透射人工边界条件,提出了一种水平成层场地地震反应非线性分析的显式有限元方法,并据此编制了计算机程序。数值实验表明,这种方法能较好地模拟土层在强地震作用下的非线性特性。

针对场地地震反应分析的ANSYS二次开发

以往的场地地震反应分析程序往往缺乏很好的前后处理,难以应用于实际工程。本文利用通用有限元分析程序ANSYS进行二次开发,引入多次透射边界以适用于场地地震反应分析。

南海岛礁场地地震稳定性研究中的关键问题探讨

目前我国针对陆域地区的建筑物和构筑物已建立了比较完备的抗震设计理论和技术体系,但对于海洋工程的抗震研究工作开展得不充分,尤其是海洋岛礁场地的地震反应分析尚属空白。伴随着近年来我国南海地区的迅速开发建设,有必要对南海岛礁的地震危险性分析和抗震设计展开研究。介绍南海岛礁场地的特殊工程地质条件和地震活动性特征,通过比较目前国内外常用的场地地震反应分析方法,针对岛礁这一特殊工程地质体,提出岛礁场地地震反应分析中需要考虑的四个显著因素,包括(1)南海岛礁体的特殊地形;(2)南海岛礁特殊的岩土工程材料;(3)海水-岛礁体动力相互作用;(4)南海地区海底输入地震动的确定,并探讨解决这些问题的思路。为分析地震作用下岛礁场地的稳定性、场地反应分析提供研究思路,同时为南海岛礁建设中的地震危险性分析提供参考。

深厚软弱场地地震反应特性研究

以南京、盐城、上海的 3个典型场地作为长江下游地区深厚软弱场地的代表 ,探讨了深厚软弱场地的地震效应特性。首先 ,利用南京工业大学岩土工程研究所自行研制的GZZ 1自振柱试验机 ,对 3个典型场地的原状土样进行试验研究 ,获得了各类典型土的动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化曲线 ;其次 ,选用Taft、ElCentro和Northridge地震记录作为输入地震动 ,将Taft、ElCentro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平调整为 0 .35m/s2 ,0 .70m/s2和 0 .98m/s2 ,利用程序SHAKE91对 3个场地进行了输入不同地震波、不同峰值加速度水平的 2 7种组合的地震反应分析。数值分析表明 :场地条件和基岩输入地震动特性对土层的地震加速度放大效应有显著影响 ,地表处的地震加速度放大系数随着输入地震波峰值的增加而减小 ,土层内部的这种规律性不如地表处表现得明显 ;地表软弱土的存在使土层地表处的地震加速度放大系数急剧增大 ,场地内部软弱土夹层处的地震加速度放大系数急剧增大 ,强震时易失效 ;互层土特殊的层理构造会造成该土层的剪应变幅值急剧增大。

季节性冻土和多年冻土对场地地震反应的影响

季节性冻土和多年冻土的存在,对场地的地震反应将产生一定的影响。根据一维波动理论,应用水平层状场地地震反应的等效线性化有关程序,对季节性I,II类场地的冻土区和多年冻土区在不同地震波作用下的反应进行计算,分析冻土层的变化对场地地震反应的影响。计算结果表明:在季节性冻土区,冻土层使自由场地的地面峰值加速度减小,且随冻土地温降低,冻土厚度增大、地面的加速度减小。对II类场地的冻土层影响大于I类场地;在多年冻土区,冻土层厚度越大,II类场地的地面加速度越小,而在I类场地上没有此规律。多年冻土上界以上为融土时,地表面的加速度峰值比上界以上为季节性冻土时要大。

地震动强度对场地地震反应的影响

通过对场地地震反应的研究发现,地震动强度不同,同样的场地对地震动的影响也不同,得到的反应谱形状也不同。目前我国抗震设计规范中不同烈度下的设计反应谱形状完全一致,没有考虑地震动强弱对相同场地反应谱形状的影响。

深软场地大地震远场地震动反应特性分析

采用等效线性方法考虑土的动力非线性特性,利用一维波动模型分析了深软场地的地震反应特性,结果表明,与输入苏州人工地震波时的计算结果相比,大地震远场地震动作用时,深软场地的地表水平向峰值加速度明显增大,规准反应谱的特征周期值显著增大,地表设计地震动的水平地震影响系数值明显增大,且两者的差异随输入地震动峰值加速度的增大而增大;当土层剪切波速的变异性由+10%变化到-10%时,地表水平地震影响系数曲线平台值有降低的趋势,规准反应谱的特征周期略有增大,且-10%的变异性对水平地震影响系数的影响要比+10%的变异性的影响显著;土体动剪切模量比和阻尼比均有变异时对地表设计地震动参数的影响较大,且土的阻尼比由-2δ到+2δ变异时,地表水平向峰值加速度和地震影响系数平台值有减小趋势。

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响是目前众多学者所关注的问题.其影响主要由入射波频率、入射角度、地形几何形状、介质性质等几个因素所制约,所反应出来的散射效应主要体现在地表位移变化上.本文归纳了凹陷地形、凸起地形、沉积谷地以及复合地形这四类局部地形入射波散射效应对场地地震响应的影响,对目前研究成果进行了评述,并针对数学技术、工程应用、模型建立等7个方面指出了现今存在的问题和今后发展的方向.

深厚场地上特大桥墩-群桩-土相互作用体系地震反应特性的二维和三维分析

本文以某特大型跨江大桥主墩为研究对象,对相应于抗震设防水准为1000a和2500a地震重现期的6条人工地震波,首先采用一维波动模型分析了主桥墩场地的地震动效应,进而,采用二维整体有限元法和三维子结构有限元法对特大桥墩-群桩-土相互作用体系的地震反应进行了数值计算,分析了桩体不同深度处的地震加速度反应峰值、反应谱特征,探讨了深厚软弱场地上特大桥墩-群桩-土动力相互作用效应对群桩地震反应的影响。结果表明:桥墩场地的深厚软弱覆盖层对输入地震波具有明显的滤波和放大效应;由于特大桥墩-群桩-土体动力相互作用的影响,二维和三维计算得到的桩体加速度反应峰值较同高程处的自由场加速度反应大,且两者的频谱特性有显著的差别,群桩加速度反应峰值的空间分布与输入地震波特性有很大关系,不同桩在同一高程处的加速度反应峰值可能相差20%以上;二维和三维地震反应分析结果之间存在一定的差距,群桩中桩体的加速度反应峰值平均相差10%～25%左右,但两种方法得到的加速度反应峰值沿高程的分布具有相似的规律性。