海湾深厚海床场地二维非线性远场强地震反应特征

人们早已认识到远距离强地震可能引起覆盖层深厚的沿海或盆地城市发生严重的地震灾害。以某杭州湾跨海通道为背景,建立跨海湾海床二维场地的精细化有限元模型,依据区域地震活动性,选取远场大地震井下记录作为海床基岩的输入地震动,考虑地震动特性、海床微地形特征、沉积土的空间异质性和非线性滞回特性,研究了远场强震引起的海床场地非线性地震效应特征。海床场地效应与海床微地形特征、沉积土的空间异质性和输入地震动特性密切相关。凹陷地表边缘、基岩隆起和凹陷部位及海床土软弱区域的场地放大效应显著,呈现出低频聚焦现象,且竖向地震反应更为明显。仅考虑水平向地震作用将显著低估海床非线性场地效应程度,水平向和竖向地震同时作用引起的竖向地震效应不应忽视。

琼州海峡海床地震反应特性的一维非线性分析

深软海床上修建跨海通道并确保其地震安全是一项重大的工程挑战。选取拟建琼州海峡海底隧道沿线4个典型钻孔剖面进行一维非线性地震反应分析,研究了输入地震动特性、土体动力本构模型的选取对海床非线性地震反应特性的影响。结果表明:与MKZ模型相比,DCZ模型能更好地模拟地震动的某些高频和中-长周期分量在海床土层中的传播;海床35 m以浅和80 m~160 m深土层对0.6 Hz~1.1 Hz地震波传播的放大效应显著。对于0.2 g基岩地震动水平,海床地表峰值加速度达0.297 g,相当于地震烈度Ⅷ度水平,这与历史最大影响烈度是一致的;依据海床场地效应特征,累积绝对速度CAV是一个更合适的地震动强度指标。在周期0.05 s~0.5 s范围内,依据《中国地震动参数区划图》反应谱设计跨海通道将偏于不安全。

考虑地层变异和趋势非线性的海床波速结构非平稳随机场模拟方法

地层及其剪切波速(Vs)结构的空间变异性对场地地震反应有显著影响.基于渤海湾海床钻孔资料,采用与耦合马尔可夫链相比对随机地层模拟范围更广、对地层界限模拟效果更光滑的嵌入式马尔可夫链模型模拟钻孔深度h以浅地层的变异性,模拟结果具有较高的精度.采用点估计法给出了以幂函数和线性函数描述海床Vs随h变化的趋势时相应Vs的均值和标准差随h的变化.基于实测钻孔的Vs剖面,采用非平稳条件随机场模拟随机Vs-结构的空间变异性.发现考虑地层的变异性以及忽略Vs沿h变化的非线性趋势均显著增大随机Vs-结构模拟结果的标准差.采用隶属函数和模糊马尔可夫链模型,建立海域钻孔深度外延的未知地层和近岸陆地相应深度已知地层的相关性和转移概率,给出了钻孔深度以深的海床随机地层及其Vs-结构的可能空间分布.为开展海洋工程场地地震反应分析提供了合理的随机地层和Vs-结构资料.