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。

强地面运动加速度峰值三向比值统计分析

水平向加速度峰值比为两条水平向加速度峰值的较大值与较小值的比值;竖向与水平向加速度峰值比为竖向加速度峰值与两条水平向加速度峰值的较小值的比值。以2129次破坏性地震的156783组地震动加速度记录为基础,研究水平向、竖向与水平向加速度峰值比值的统计分布特征,对加速度记录按照震中距、震级和震源深度进行分类统计分析。统计分析结果表明:水平向加速度峰值比总体平均值为0.83,水平向加速度峰值比≤0.85的累积概率为63%;竖向与水平向加速度峰值比总体呈现极值Ⅱ型分布特征,竖向与水平向加速度峰值比总体平均值为0.44,竖向与水平向加速度峰值比≤0.65的累积概率为92%。水平向加速度峰值比随震中距的增大而增大,竖向与水平向加速度峰值比随震中距的增大而减小。竖向与水平向加速度峰值比随着震级的增大而增大;在大震(7<M≤8)近场(0<R≤60 km)增大的趋势更加明显,水平向加速度峰值比与震级的相关关系不明显。在震中距0~100 km范围内,水平向、竖向与水平向加速度峰值比随着震源深度的增加而增加。

地震动随机性对地表加速度峰值的影响及机理研究

人造地震动的随机性对地表加速度峰值有重要影响。基于黑龙江地区土层剪切波速以及土体非线性统计结果建立了3个土层地震反应模型,以黑龙江地区典型基岩加速度反应谱为目标谱,每一目标谱选取400个不同的随机数人工合成400条随机地震动加速度时程作为输入,通过土层地震反应分析得到3个经验模型共10800个地表加速度峰值结果。统计分析了每一目标谱下加速度峰值的分布特征及其差异性,并通过傅里叶谱与目标反应谱对比分析初步解释了造成这一差异性的原因。结果表明:在剖面相同,目标反应谱相同的情况下,不同随机数得到的场地地表加速度峰值存在一定差异,大致呈现正态分布;且这种差异与地表地震动傅里叶谱峰值点周期对应的该地震动目标反应谱谱值的大小呈正相关。

近断层水平速度峰值衰减关系的比较与分析

近断层地震动呈现出了较以往地震动更为复杂的破坏特性,国内外较多学者开展了近断层地震动特征参数衰减关系的研究。由于采用地震记录不同,考虑的影响因素也存在差异,不同学者得到的衰减关系也有区别。在应用时,采用哪种衰减关系更为合理也就成为一个有待解决的问题。本文选择了近些年出现的具有一定代表性的水平速度峰值衰减关系,比较了各衰减关系计算值与实际记录值的差异,选出了与实际地震记录及其它衰减关系计算结果相差较小的衰减关系,为后续的应用提供了参考,同时,也指出了其存在的问题。

土体参数对地表加速度峰值和反应谱的影响

运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了单层均质土密度、动剪切模量比和阻尼比、土层厚度和土层剪切波速等参数变化对土层地表加速度峰值和反应谱的影响,所得到的结论对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作、提高土层地震反应的计算精度具有一定的参考价值。

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。

强震近场加速度峰值比和反应谱统计分析

本文对国内外数十次强地震的近场加速度记录进行了统计分析 ,给出了近场加速度峰值比及反应谱的统计结果 。

输入界面对地表加速度峰值的影响

为了研究输入界面对地表加速度峰值(Amax)的影响,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4类场地在6种不同强度的地震动输入下的Amax。分析了每类场地的输入界面的改变对Amax的影响,研究结果表明:一般强度(10 Gal、50 Gal和120 Gal)的地震动输入时,Amax随输入界面的改变而变化较小;大强度(250 Gal、300 Gal和400 Gal)地震动输入时,Ⅱ、Ⅲ类场地的Amax随输入界面的改变而变化较大,Ⅰ、Ⅳ类场地的Amax随输入界面的改变而变化较小。

中深孔爆破振动加速度峰值的遗传BP网络预测

为准确预测爆破振动加速度峰值,保证爆破安全,相对于考虑因素少的经验公式法以及存在收敛性差、易陷入局部极小和计算复杂等缺陷的BP算法,提出了遗传BP神经网络算法,该算法具有更高的预测精度。以田湾核电站船山二期工程的试验数据为背景,比较分析并选择最大段药量、水平距离、总药量、高程差、爆破台阶高度和段别规模等6个参数作为输入层因子,建立了相应的爆破振动加速度峰值预测模型。结果表明,预测精度达到96.97%,验证了方法的可行性和有效性。

竖向与水平向地震动加速度峰值比统计特征分析

以强地面运动加速度记录为基础,研究了竖向与水平向加速度峰值比值(V/H)的统计分布特征。结果表明,V/H服从对数正态分布。对记录按震级、震中距、场地条件和震源机制进行分类统计,研究了这些因素对V/H的影响。统计分析结果显示,V/H与震级的关系不明显;V/H随距离的增大而减小,在软土场地上尤为明显;V/H与场地条件有很大关系,在近场(R≤60km)土层场地要高于基岩场地,而在远场则相反;震源机制对V/H有较大影响,特别是在近场。

减振沟对爆破振动加速度峰值减振效应的试验研究

通过对减振沟开挖前后两个阶段爆破振动加速度峰值的监测,采用回归分析的方法,得到两种情况下的萨道夫斯基经验公式。通过对比分析的方法,得到减振沟对振动加速度峰值的减振规律。结果表明,合理的开挖减振沟可有效地降低爆破振动加速度峰值。

近断层地震动加速度峰值衰减规律的研究

提出了近断层地面运动的衰减模型,对全球范围内6.0≤MW≤7.6且震源深度均小于20km的636条地震动加速度峰值进行了统计分析,确定了本文研究的近断层区域为断层距25km,利用此范围内的440条记录进行了近断层加速度衰减规律的研究。水平地震记录分为硬土和软土两种场地类型,竖向地震记录只考虑土层场地,利用最小二乘法进行数据拟合分析,得到PGA随断层距和震源深度变化在不同震级处形成的衰减曲面,分析了近断层处水平、竖向的PGA以及竖向与水平PGA之比(V/H)的衰减规律。

近断层地震的加速度峰值比和反应谱分析

以近年来发生的主要地震中获得的大量地震记录为基础,并按照断层距和场地进行了分类.对竖向加速度与水平向加速度记录的峰值比的统计分析表明,近断层(断层距为0～15km)和中等断层距(断层距为15～30km)实际地震记录的加速度峰值比的统计结果大于我国现行抗震规范的取值,远断层(断层距为30～60km)记录的加速度峰值比的统计结果接近于我国现行抗震规范的规定;对水平加速度记录的反应谱统计分析表明,硬场与中等场记录计算的动力放大系数均值谱在大于0.2s的周期范围内高于我国现行抗震设计规范的谱值,而与UBC97的设计谱值相当,我国现行规范的设计谱应用于近断层地区的硬场和中等场可能偏于不安全;软场记录计算的动力放大系数均值谱与我国现行设计规范的谱值相当,而远小于UBC97的设计谱值,UBC97规范的软场设计谱可能偏于保守.

基于四区域椭圆模型的汶川8.0地震加速度峰值衰减关系拟合

利用加速度记录直接拟合衰减关系时,现行几乎所有文献都采用圆模型,以震中距或震源距为观测点坐标位置的唯一统计量。对于长断层的大震而言,等震线的圆模型假设和实际等震线图存在严重的偏差,加速度峰值在沿断层方向的长轴和垂直于断层方向的短轴衰减关系差异非常明显。提出的加速度衰减关系的四区域椭圆模型,按断层破裂方向的长轴和过断层为中心垂直于长轴的短轴将地震记录观测点位置分为四个区域,以烈度等值线为参考,给出了四个区域内各自的加速度峰值等值线的椭圆近似曲线。并在此基础上得出了汶川8.0级地震加速度峰值在两个长半轴和两个短半轴方向上的衰减关系,和圆模型相比,该模型在精度上更加可靠,且能够反映断层破裂方向效应和上下盘效应,具有较强的工程应用价值。

场地条件对地面加速度峰值离散性的影响研究

本文在研究了数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了209个有代表性的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的一维等效线性化波动方法,进行了6种输入强度下(30gal、50gal、100gal、150gal、200gal、300gal)的场地土层地震反应分析。在计算时对每种工况均采用9条互不相关的基岩加速度时程作为输入地震波,同时用均方差来定量评估所得到的地面加速度峰值的离散性,发现计算结果离散性很大,其最大均方差为0.206,最小均方差为0.138,且离散性随基岩地震动输入强度的增大而变大,随场地类别的变差也变大。

汶川地震的6区域模型加速度峰值衰减关系

利用加速度记录直接拟合衰减关系时,几乎所有现行文献都采用圆模型,以震中距或震源距为观测点坐标位置的唯一统计量。对于长断层的大震而言,等震线的圆模型假设和实际等震线图存在严重的偏差,为修正这种偏差,作者曾提出了4区域的椭圆模型,但是该模型忽略了断层长度垂直范围的2个区域,导致其等震线形状没有沿着断裂方向"发散开"的趋势。且不能反映破裂方向对短轴衰减的影响。该文提出的加速度衰减关系的6区域模型,通过过断层方向和过断层两端点且垂直于断层6条分割线,将地震记录观测点位置分为6个区域,通过研究沿分割线方向的衰减关系得到地震动衰减与衰减路径所处区域的相关性。以汶川8.0级地震为例,说明模型下的6条衰减关系,各自代表的物理意义以及汶川地震地震动峰值加速度衰减的区域特性。在拟合精度上,该模型较圆模型有大幅提高,比4区域椭圆模型略高,在反映地震动区域特性上,比4区域模型更加细致的反映了断层破裂方向效应和上下盘效应。

川滇甘陕地区地震的加速度峰值比和竖向反应谱的统计分析

本文以国内川滇甘陕地区263个有详细场地资料的强震台站获得的802组地震动加速度记录为基础,研究了该地区加速度峰值比的总体分布特征,分别探讨了震中距和震级对加速度峰值比的影响特征,按照水平反应谱的标定方法对竖向反应谱进行标定并对其进行了统计分析。统计分析结果显示:竖向与水平向加速度峰值比的概率分布总体服从极值Ⅱ型分布,加速度峰值比均值为0.6,加速度峰值比≤0.65的累积频率为64%;Ⅱ类场地的加速度峰值比随震中距增大而减小;大震近场的加速度峰值比基本上远高于0.65;最后本文给出了不同场地类别下竖向反应谱特征参数,并与水平向反应谱特征参数进行了比较。

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.

精确延时爆破振动速度峰值预测模型

根据几何地震学的基本原理,以单孔爆破振动速度峰值为基础,按照毫秒延时时间间隔建立精确延时逐孔起爆振动峰值预测模型。不仅可以预测爆破振动速度峰值,而且能够直观地展现爆破区域范围内振动峰值的变化情况,并能从保护区域内振动峰值出发,设定合理的毫秒延时间隔时间。根据现场应用数码电子雷管的深孔爆破实验,该方法计算的预测振动峰值与实测振动峰值吻合良好,计算结果可靠性较好,可以在实际工程中推广使用。

爆破振动主振频率与质点速度峰值关系的研究

在对实测数据回归分析得到爆破振动主振频率预测公式的基础上,结合质点速度峰值的预测公式,建立了爆破振动主振频率与质点速度峰值关系式的基本形式,并通过在不同爆破条件下的监测数据的回归分析,对所提出的关系式的正确性进行了验证。