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。

青藏工程走廊多年冻土场地地震动加速度峰值特征研究

根据青藏工程走廊北麓河及楚玛尔河场地地震危险性分析结果,合成年超越概率为1.97%、1.00%、0.21%、0.10%、0.04%、0.02%的人造基岩地震波作为输入地震动,结合场地钻孔剖面及波速资料,和已有的冻土动力学研究成果,建立一维模型,通过等效线性化方法进行场地地震反应分析计算,研究了青藏工程走廊多年冻土场地地震动加速度峰值特征及影响因素.研究结果表明,北麓河场地与楚玛尔河场地的人造基岩地震波峰值及持时均存在显著差异,北麓河场地峰值大、持时短,以近震影响为主,楚玛尔河场地峰值小、持时长,以中远震影响为主;多年冻土区场地,夏季场地地震动加速度峰值显著大于冬季,活动层融化对场地地震动加速度峰值有明显的放大效应;冬季场地冻结后,场地地震动加速度峰值随冻土波速增大而减小,最大减小幅度为6.1%,随动剪切模量比减小、阻尼比增大而减小,最大减小幅度为8.9%.活动层的融化有利于放大场地地震动加速度峰值,重大冻土工程抗震设防应予以重视.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

基岩输入参数对场地地震反应的影响分析

基岩输入参数主要包括基岩面埋深、基岩剪切波速和基岩地震动强度等因素。本文通过分析某场地在选择不同深度的假想基岩面、不同的基岩剪切波速以及不同基岩地震动强度条件下的场地地震反应结果,得出在不同的基岩输入参数条件下,地表的地震动峰值加速度和加速度反应谱存在很大差异。

沉积层序对谷地场地地震反应的影响-SH波入射

采用一种多域间接边界元方法,求解了层状半空间中多层沉积谷地对平面SH波的放大效应问题。该方法将含有多层沉积的层状半空间分解为开口层状半无限空间域和多个沉积层闭合域,进而通过求解层状半空间中斜线均布荷载动力格林函数来模拟开口域内的散射波场,通过求解全空间中均布荷载动力格林函数来模拟各闭合域的散射波场。方法充分发挥半空间格林函数和全空间格林函数在构造开口半无限空间域和闭合域内散射波场方面的优势,具有灵活性强和精度高的优点。文中验证了方法的正确性,并以正常沉积、软夹层沉积和逆序沉积为例进行了数值计算分析,研究了沉积层序对谷地附近地面运动的影响。数值结果表明,沉积层逆序排列时,低波速层对中高频地震动均有很好的"隔震"效果;沉积层序对地面运动的固有频率和卓越频率均有着显著的影响;沉积序列的改变会导致沉积动力特性的改变,进而会影响到沉积谷地与层状场地的动力相互作用机制。

基于竖向台阵地震记录的场地地震响应分析

国内外已经建立许多井下台阵,并得到了不同深度处的地震记录。通过这些井下台阵地震记录,对真实场地进行土层地震响应的再现模拟分析,对完善土层计算模型和计算方法有很大帮助。本文提出了当采用竖向钻孔井下地震记录作为土层反应分析的输入地震波时,土层计算模型应选用刚性底边界,并利用日本千叶场地的竖向钻孔地震记录和钻孔剖面资料,采用等效线性化方法进行了土层地震响应模拟,通过与实测结果的对比表明:(1)当直接选取井下实测强震记录作为输入进行土层地震反应计算时,土层模型的底边界应该采用刚性边界;(2)对于本文选取的地震记录和钻孔剖面资料,土层地震响应等效线性化方法具有相当的精度。

考虑G_(max)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。

地震动输入界面的选取对深软场地地震效应的影响

以天津和上海两个典型的深厚软弱场地为研究背景,探讨了地震动输入界面对场地地表地震动参数的影响。对于场地1(天津)和场地2(上海),分别选择7个和8个剪切波速(vs)大小不同的土层位置作为地震动输入界面,并选用Taft、Northridge地震加速度记录和南京人工波作为输入地震动,将Taft波、Northridge波和南京人工波的加速度峰值水平调整为0.35m/s2、0.70m/s2和0.98m/s2,用SHAKE91程序对这两个场地进行了不同的地震动输入界面、输入地震波和峰值加速度水平的128种组合的场地地震反应分析。与从假想基岩面(vs500m/s)输入地震动的结果(假想的实际值)相比,可得到如下结论(1)随着地震动输入界面深度(剪切波速)的增加,场地地表加速度反应谱逐渐地向实际值接近;(2)地震动输入界面的深度相同时,地震动加速度峰值水平越高,两者的加速度反应谱谱值的相对差异也越大;(3)对于一般建筑物,可以把剪切波速为400m/s左右的土层作为地震动输入界面;对于中长周期的建筑物,则应慎重选择地震动输入界面,最好选取vs500m/s2的土层或基岩面作为地震动输入界面。

局部成层的海域岛礁场地地震反应分析

综合考虑岛礁与海水的动力耦合作用、固、液介质截断边界处的波动辐射效应和地震波动输入问题,建立二维局部成层的岛礁-海水系统地震反应分析模型,通过与陆域水平成层场地和斜坡平台场地的对比研究,分析岛礁场地地震动场的分布规律。结果表明,岛礁场地的地震反应幅值与水平成层场地相比明显放大,其中礁顶中点附近加速度峰值放大系数可达1~1.5,角点附近可达1.5~2。向海坡坡度和礁坪宽度等地形因素及海水的动力耦合作用均对岛礁场地的地震反应有显著影响,采用一维土层和斜坡平台场地地震反应分析难以全面地刻画岛礁场地真实的地震动场分布特征。对于重要的岛礁工程场地,有必要进行可反映其真实力学特征的岛礁-海水耦合动力分析。

基于ANN和GIS耦合模型的场地地震液化势评价系统研究

采用组件式 GIS(COMGIS)技术开发了结合 BP 神经网络分析模型的场地地震液化势评价系统,调用水平成层土地震反应分析程序 SHAKE91实现设定地震下地震动影响场的模拟。在 VB 下调用 Matlab 神经网络工具箱来完成场地地震液化势评价模型在 COMGIS 系统中的模块化;利用 GIS 技术对评价结果,即液化势等级进行空间复合,给出场地潜在的地层液化势空间分布图。研究表明,SHAKE91应用程序在系统菜单下可直接调用,实现地震动影响场计算的模块化;BP 神经网络技术应用于场地地震液化势评价中能达到较为理想的效果;系统的 GIS 空间分析功能可使评价结果与场地信息进行空间匹配,实现目标场地潜在地震液化势的快速评估。

基于ArcGIS的场地地震稳定性分析方法

场地地震稳定性一直是岩土工程和工程抗震领域非常关注的问题之一,对防灾减灾意义重大。本文提出一套基于ArcGIS评价场地地震稳定性的技术方法,即将ArcGIS与层次分析法相结合,分析处理主要影响场地地震稳定性的因素,最终得出场地地震稳定性区划图。该方法中ArcGIS可将众因素分散的基础数据处理成系统的数字化与可视化的属性数据库和空间数据库,并可在此基础上进行数据运算和等级自动划分;而层次分析法是数据运算的基础,该方法分别对各个因素内部不同区域的特性和各要素之间对场地地震稳定性影响的权重进行定量分析,以便在ArcGIS中进行叠加运算。以唐山地区为例,对上述方法进行了专题论证,得出该地区的场地地震稳定性的等级区划图,划分的区域与地震灾害专家对唐山大地震发生三天后拍摄的航拍片的解译进行对比,结果基本吻合。这验证了本文所用技术方法在分析场地地震稳定性方面的适用性,为我国的防灾减灾计划和国土资源的规划利用提供依据。