芦山地震强地面运动之阿里亚斯强度及Newmark位移特征研究

本文以芦山地震强地面运动记录为基础资料,研究了阿里亚斯强度和Newmark位移两个地震动参数的空间分布特征、衰减特征以及与其它地震动参数的相关性。研究结果表明:阿里亚斯强度的空间分布与地震断层空间展布和地震破裂方向具有相关性;阿里亚斯强度与峰值加速度(PGA)有较好的相关性,场地条件对二者的相关性具有显著影响,PGA相同时,场地越软,阿里亚斯强度越大;震级也是影响阿里亚斯强度与PGA相关性的重要因素,PGA相同时,震级越大,阿里亚斯强度也越大;Newmark位移与PGA和阿里亚斯强度均具有较好的相关性,与阿里亚斯强度的相关性更强,相关系数可达0.94以上。研究还表明,现有模型不能较好地描述芦山地震的阿里亚斯强度和Newmark位移衰减特征,这说明了芦山地震在持时和破裂过程上的特殊性。芦山地震的特殊性揭示了我国西部地震地质构造环境与其它地区有显著差异,因此应该研究适用于我国西部地区地震的地震动参数预测方程。本文的研究结果对我们从更多方面了解地震动特性以及我国地震灾害的预测预防具有重要的科学意义和应用价值。

阿里亚斯强度衰减关系分析

本文选取美国NGA强震数据库中与我国大陆构造环境相近的美国西部、中亚和我国台湾地区的自由地表强震记录,计算其水平向阿里亚斯强度;采用分步回归法依次求取近场饱和项、距离衰减项、震级项、断层类型项和场地类别项的系数,得出衰减模型,并基于回归结果与实际数据的对比,分析了残差随距离或震级的分布.与前人工作得出的全球活动板块边界、新西兰和我国台湾地区的3种阿里亚斯强度衰减模型进行的比较显示,在MW6.5或远场区域4种模型的结果较接近,近场区域在高震级和低震级时有一定差异.最后,选取2008年汶川M W7.9和2013年芦山M W6.8两次地震的强震记录对模型进行检验,结果显示本文衰减关系均与实际数据拟合得很好,表明本文的模型适用于我国大陆地区的相关研究.

利用地震动强度指标评价场地液化的离心模型试验研究

场地地震液化灾变(液化触发与震后变形)评价对基础设施抗震设计和安全服役有重要意义。为研究目前常用地震动强度指标IM的液化灾变评价能力,开展水平饱和砂土场地离心机振动台模型试验,对模型在50 g离心加速度下进行了20次不同幅值的振动,得到了液化与非液化响应数据。基于振动台台面输入建立峰值加速度a_(max)、地震剪应力比CSR、阿里亚斯强度I_a和累积绝对速度CAV_5的算法,并利用模型试验数据检验了这几种IM与液化触发和震后变形的相关性。分析表明,几类IM对液化触发的评价能力接近,且从超静孔压产生到初始液化触发都存在明显的IM阈值;几类IM对震后沉降评价能力有一定差异,其中I_a和CAV_5优于a_(max)和CSR,并对造成上述差异的原因做了初步分析。文中研究为选择合理的地震动强度指标评价场地液化灾变提供了科学依据。

四川珙县Ms3.3级地震斜坡地震动响应特征分析

2022年1月8日珙县Ms3.3级地震触发了布设在宜宾珙县鹰咀岩斜坡上的3台地震动监测仪器,通过分析记录到的地震数据,对数据滤波和基线校正,进行分析,同时根据山地情况对各监测点的PGA与Arias强度进行对比,研究斜坡地震动地形放大效应、地震动响应特征等。揭示出:(1)对比各监测点的阿里亚斯烈度斯(Arias),发现山顶地震动能较大,易发生边坡失稳。;(2)鹰咀岩斜坡对平向分量有低频过滤吸收、中高频放大增强作用,表现为低频衰减、中高频放大、频带变宽;(3)地震动加速度幅值更多地受山体地形条件的控制,同时与场地介质的阻尼特性有关;(4)南北方向震动,在地震动资料中表现出主导方向。

兴文MS5.1地震震裂斜坡地震动响应特征

通过对宜宾珙县震裂斜坡上的3台地震动监测仪器记录到的2022-04-06宜宾兴文MS5.1地震地震波传播数据进行滤波和基线校正,分析时程曲线、傅里叶频谱和加速度反应谱。结果表明:1)本次地震持时短、幅度小,2^(#)和3^(#)监测点S波持时较1^(#)监测点长2~5 s;2)傅里叶频谱显示,水平方向低频衰减、中高频放大、频带变宽,垂直方向变化不明显;3)以1^(#)监测点为参考,2^(#)和3^(#)监测点峰值加速度(PGA)放大系数为1.17~3.05,阿里亚斯强度(AI)放大系数在EW和UD向为4.43~7.59,3^(#)监测点NS向可达18.86;4)对比分析芦山仁家村(非震裂斜坡)监测剖面,认为珙县震裂斜坡存在放大效应。

“4·20”芦山地震冷竹关地震动响应监测数据分析

通过在四川省泸定冷竹关沟两岸斜坡不同部位挖掘平硐并放置强震监测仪器的方法,对"4.20"芦山地震在该峡谷两侧斜坡的地震动响应特征、地形放大效应等进行研究。根据7台地震仪器所记录的芦山主震数据,冷竹关沟右岸1#监测点PGA水平分量为1.64m/s2,竖直分量为0.67m/s2,明显高于其他监测点的PGA值(0.11～0.42m/s2)。参照康定姑咱强震台主震记录,1#监测点PGA放大系数达到6.9,其阿里亚斯强度放大数十倍。谱比分析(HVSR)显示,1#监测点谱比分析的水平分量地形放大系数达到9.0,2#监测点地形放大系数为3.5,左岸4#～7#监测点地形放大系数一般在1.0～3.0。研究表明,强震条件下冷竹关右岸单薄山梁地震动地形放大效应明显强于左岸中高山斜坡,且1#监测点的凸出地形放大效应最大。随着振幅值的放大,强震动能量以数十倍效应剧增,当短时间内积聚的振动能量超过或远远超过岩土体介质的强度时,易形成震裂、崩塌、滑坡及高陡地形的抛射效应。

浅埋地下结构耐震时程分析法最优持时研究

为研究持时对地下结构耐震时程分析结果的影响,选取II类和III类工程场地中典型的两层三跨地铁车站为原型,以基岩场地地震动均值反应谱为目标谱,构造了6种典型持时的耐震加速度时程曲线作为输入。通过将耐震分析结果与增量动力分析基准结果对比表明,耐震加速度时程曲线的持时对分析结果影响显著。根据目标时间点与地震动能量指标阿里亚斯强度值的变化规律,给出了最优目标时间点的确定公式并进行验证。由研究结果可知,对于II和III类工程场地,耐震时程曲线较优持时分别为30s和45s;给出的目标时间点的确定公式对上述两类场地中的地下结构抗震性能评价具有一定适用性,当构造的耐震时程曲线在目标时间区段内的能量值与实际地震动的能量值较为接近时,耐震时程分析结果最为精确。

九寨沟M_s4.5级地震斜坡体及覆盖层的动响应分析

斜坡地形及深厚覆盖层对地震波的放大效应是斜坡失稳及建筑物破坏的关键性控制因素。通过九寨沟薛家坝高位深平硐余震监测,对九寨沟M_s4.5级地震斜坡动响应特征及覆盖层放大效应等进行研究。结果表明:山脚覆盖层及山顶平硐洞口段出现了不同程度的放大效应,且平硐由外至内,地震波的放大效应整体上呈非线性递减并最终趋于收敛。

珙县低山区不同震源作用下斜坡地震动响应

在宜宾市珙县五同村布设斜坡地震动监测仪器,采集兴文县3.1级、珙县4.5级及长宁县4.6级地震数据。对监测剖面上1^(#)、2^(#)监测点采集到的珙县余震地震动响应数据进行滤波和校正处理,对比分析震级、高程、方位等因素对斜坡造成的地震响应后认为:(1)当地震波的半波长与山体某些特定部位之间的距离接近时,斜坡地形与地震波的波峰产生耦合作用,地形放大效应显著,达到参考点的2.765倍,此处山体更容易产生较大幅度的摇晃,造成山体地质灾害;(2)分析珙县4.5级与长宁县4.6级地震得出,当地震波沿特殊部位(如山脊等)传播时,地震加速度及阿里亚斯强度更加显著;(3)分析地震加速度变化得出,在地震荷载作用下,随着震级的增大,斜坡的加速度响应也会增大;(4)随着高程和震级的变化,监测点的地震加速度和阿里亚斯强度随之变化,高程和震级对斜坡的地震动响应具有放大效应;(5)在高程和微地貌的耦合作用下,斜坡地震加速度也具有明显的放大效应。

九寨沟M_s4.1级余震薛家坝场地地震动响应监测数据分析

九寨沟“8.8”地震后余震一直持续,对灾区人民生命财产安全造成了极大地威胁,进行余震监测研究意义重大。通过对薛家坝不同地基类型、不同高程处各监测点的地震动响应分析揭示:处于深厚覆盖层场地的1#监测点记录到的峰值加速度>2#监测点>参考点,说明局部范围内不同地基类型对地震波的放大效应要比地形放大效应更为显著;1#监测点阿里亚斯强度最大值分别为2#及参考点的1.5、5.1倍,而处于相同地基条件的2#监测点阿里亚斯强度最大值约为参考点最大值的3.5倍;傅氏谱分析发现:深厚覆盖层场地对地震波的放大作用强于完整基岩场地,2#监测点同一高程不同埋深对地震波具有选择放大作用,距离洞口越近放大作用越明显。

一种基于能量孔隙水压力模型的饱和砂土液化风险评估方法

根据场地液化风险评估结果,采用相应措施对场地进行治理,可避免液化引起的破坏,因此场地液化评估具有重要的研究价值。基于双向动三轴数值试验,以地震波阿里亚斯强度为能量参数,建立一种新的能量孔隙水压力模型,同时研究固结压力和固结比对孔隙水压力模型的影响;利用饱和福建标准砂动三轴试验结果验证该能量孔隙水压力模型的合理性和准确性;基于能量孔隙水压力模型,考虑渗透性以及剪应力折减函数对孔隙水压力的影响,建立一种新的场地液化风险评估方法,并利用离心机振动台试验和数值试验验证该评估方法。结果表明,该评估方法能够准确地预测出土体孔隙水压力的产生和累积规律,因此可用于场地液化风险的评估。