青川4.0级地震斜坡地震动响应监测数据分析

自从“5.12”汶川地震后,青川余震一直持续,本文以2015 年 9月23日青川级余震监测数据进行研究。通过对比青川东山监测点的地震动响应结果表明：在河谷部位,水平东西向最大峰值加速度大于水平南北向,而在山脊上则水平南北向最大峰值加速度强于水平东西向;相对于河谷(4#)监测点,东山山脊上6#监测点水平向PGA放大系数最大达到2.0,竖直向PGA放大系数为 4.0,其阿里亚斯强度放大9倍,由于7#监测点靠近“T”字形山体结合处,PGA放大系数有所衰减;谱比分析(HVSR)显示,东山监测点谱比分析的地形放大系数最大可达5.6,且卓越频率多在1.5～3.5Hz之间。研究表明,强震条件下东山斜坡存在明显的地形的放大效应,且位于地形转折处的6#监测点的放大效应最显著,故在山区进行工程活动及选址规划时应充分考虑局部地形放大效应作用,以避免震裂、崩塌、滑坡等次生地质灾害带来的危害。     

风尘寺单薄山脊九寨沟余震频谱特征分析

研究近地震场地的地震频谱变化特征,分析其地形效应,能够为边坡支护设计提供依据。通过对九寨沟风尘寺台站实测的3次余震数据对比分析,揭示了不同监测点地震时频谱变化特征。结果表明:相对于山脚监测参考点,山脊监测点FFT主频值较小,集中在7～12 Hz;山脊监测点加速度反应谱特征周期较大,范围为0. 06～0. 12 s; HVSR分析揭示山脊监测点谱比分析的地形放大系数可达12,且存在多个卓越频率,主要在5、30以及50 Hz左右放大较为明显;山脊监测点均方根加速度在水平方向与竖直方向均具有不同程度的放大,且在水平EW向有显著的放大效应,放大系数可达12. 5倍。可见单薄山脊对地震波具有明显的地形放大效应,而且当地震波传播方向与山脊走向大角度相交时地形放大效应最为显著,同时也证实了微地貌对斜坡地震动响应的控制作用。     

“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。     

九寨沟Ms4.1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。     

堆积型滑坡地震响应的离心模型试验

基于离心振动台模型试验,采用Taft波激励,不断增大其幅值,研究不同强度地震波作用下堆积型滑坡地震响应特征,对比分析了汶川地震清溪台站基岩波结果的异同.结果表明:坡面水平向和竖直向峰值加速度放大系数均随坡高增加而增大,呈现高程放大效应;坡体内水平向峰值加速度放大系数分布与坡面不同;坡面对输入地震波有反射作用并呈现坡面浅表放大效应;基岩水平向加速度随高程增加存在增大现象,与地震动输入相比,均有缩小现象.同一高程处,坡面水平向与竖直向、坡体内及基岩水平向峰值加速度放大系数随地震波幅值的增大其变化规律不同.     

基于环境噪声测试表征斜坡地震动响应:以自贡西山斜坡为例

以四川省自贡市西山公园斜坡上8处强震台站场地为研究对象,通过2次环境噪声测试并采用水平/竖直向谱比法(HVSR)和标准谱比法(SSR)分析该斜坡场地效应,并与汶川地震监测数据对比,探究采用环境噪声在表征斜坡地震动响应特征上的异同。研究结果表明,环境噪声HVSR平均谱比曲线分析较好揭示了斜坡台站场地放大效应的峰值频率,且和SSR分析结果共同揭示了该斜坡顶5~#～7~#台站场地放大效应较明显;而1~#～4~#台站场地放大效应并未随海拔高度增加产生明显变化,且2种谱比分析对比显示其放大峰值频率范围相近,放大系数差异不明显。对比环境噪声和地震监测数据显示,两者HVSR平均谱比曲线在场地响应卓越频率上的拟合度较高,但在方向效应上的拟合度不具代表性,且地震数据平均谱比放大系数大于环境噪声。采用环境噪声表征斜坡的地震动放大效应,其峰值频率耦合性较好,而场地放大系数仍需参考地震监测数据或数值模拟分析。     

苏州城区凹陷沉积土层对地震反应特征的影响

针对土层非均匀分布的苏州城区凹陷沉积场地,采用黏弹性人工边界模拟无限域场地的边界,基于ABAQUS建立大尺度二维有限元模型,分析了加速度峰值、位移峰值、频谱等地震动参数特征,探讨了凹陷沉积土层对地震效应的影响.结果表明:凹陷沉积地震动响应呈现较大的空间差异性,局部位置地表加速度放大效应明显;苏州城区场地敏感周期段为0.20～0.70 s,与水平均匀场地相比,凹陷沉积场地地表反应谱沿横向变化较大,越靠近地表,反应谱谱峰越向长周期方向偏移;由于地震波在局部区域聚焦,凹陷沉积场地PGA值沿深度方向呈起伏变化现象;沿水平方向的PGD随土层深度增加呈非单调递减,且与输入地震动频谱特性相关.大尺度二维模型一定程度上能合理反映微地形起伏、土层分布对地震波传播过程的影响.     

汶川震区地震动三维地形效应的谱元法模拟

针对三维波动弹性动力方程推导了谱元法算法,并考虑三维真实地形及介质的衰减特性,基于并行计算环境采用谱元法和ASTER DEM模型对5.12汶川地震动的地形效应进行了模拟.模拟结果表明陡峻地形对地震波两个水平分量的影响要大于对竖向分量的.震中附近区域的PGA最大值为671 cm/s2,高PGA区多分布于山顶及山脊区域.与...     

河漫滩-阶地复合地形场地的非线性地震反应特征

以滁州市地震小区划场地为原型,针对由河漫滩、阶地、波状起伏的低丘等组成的典型复合场地,基于ABAQUS软件显式有限元并行计算平台,建立了大尺度场地二维模型,考虑土体的非线性特征,以SH波作为输入地震动,分析了河漫滩-阶地复合场地地震动力响应特征.结果表明,(1)与基岩地震动峰值加速度相比,土层近地表范围内(15m以浅)峰值加速度均表现出明显的放大现象,15m以深土层地震动放大效应随深度增加而逐渐减弱,且随深度增大,PGA放大系数值逐渐小于1.0;(2)土层峰值加速度随着深度增加非单一递减,局部土层深度地震动出现聚集效应,这一现象在河漫滩区表现比较明显;(3)场地不同区域地震动放大效应差异较大,河漫滩区地震动放大效应要明显比阶地低丘区更大;且输入地震动峰值相同时,河漫滩区反应谱特征周期要大于阶地区域,两者差距达0.05—0.15s;(4)随着输入地震动增加,反应谱谱峰向长周期方向移动明显.     

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震强地面运动特性分析

2021年5月21日,中国云南省大理白族自治州漾濞彝族自治县苍山西镇发生6.4级强地震及多次余震。本文对此次地震中获得的20组共60条强震动记录进行了基线校正和滤波等处理,按照震中距由近及远,重点研究了地震动幅值衰减规律、持时特性和加速度反应谱特征。结果表明：此次地震记录多为中远场记录,近场记录较少,漾濞台站获得的峰值地面加速度(PGA)为720.3 cm/s²,地震动幅值随着震中距的增大而逐渐衰减。在近场范围内,台站记录体现出高幅值PGA、低幅值峰值地面速度(PGV)的特点,PGA和PGV观测值与预测值的衰减规律一致;对于中远场而言,Huo与Yu模型相比,其预测值更接近观测值,但两个模型都低估了实际地震动的最大峰值。持时随着震中距的增大而延长,符合线性规律;竖向与水平向持时的比随着震中距的增大呈现出先增大后减小的规律,符合高斯分布规律。加速度反应谱峰值随着震中距的增大而逐渐衰减,在周期大于1 s的中长周期段水平向反应谱峰值较竖向反应谱峰值衰减较快,而卓越周期逐渐向长周期偏移;反应谱峰值均位于短周期部分,不会对长周期建筑造成严重破坏;尽管漾濞地区抗震设防水准较高,...     

格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

场地条件对西昌昔格达组三维地基地震动响应

为查明场地结构和填挖分布对西昌昔格达组沉积地层三维地基地震动响应规律的影响,利用有限元软件模拟了地震作用下2个三维计算模型表面的加速度分布情况。从场地平台结构、标高突变和填挖分区3个方面讨论地基地震动响应差异。研究表明：场地平台标高越高,竖直方向加速度放大系数变化越显著;标高突然增大引起竖直方向加速度放大系数骤增,向平台内侧延伸,加速度放大系数有减小的趋势;填方区加速度放大系数大于挖方区;地震动响应的地形放大效应具有方向性,数值分析应该采用三维计算模型。研究结果为西昌昔格达组地层场地地基方案比选和抗震设计提供重要依据。     

地表硬盖层厚度对场地地震反应的影响分析

基于某核电站场地工程地质资料,构建了5个硬盖层厚度不同的工程地质剖面,并结合分层岩土体的动静力参数值建立了5个一维分析模型,应用一维土层地震反应等效线性化方法分析了硬盖层厚度对场地地表峰值加速度与反应谱的影响,分析结果表明:硬盖层导致场地地表峰值加速度小于地震动输入峰值加速度,具有显著的隔震效应;不同硬盖层厚度对地表峰值加速度及其与输入峰值加速度比具有显著影响,总体呈现随硬盖层厚度增加而减小的趋势;对于一定的硬盖层厚度,随输入峰值加速度增加峰值比变化不大,说明输入峰值加速度增加未引起各分析模型的非线性效应显著差异;对于同一输入峰值加速度水平下,硬盖层厚度越大,对地表加速度反应谱的影响频带越宽,6. 0s以上周期的各模型加速度反应谱差异不明显,且随周期逐渐变长,反应谱基本接近,而6. 0s以下周期范围内的反应谱值差异较明显.     

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0～15 km)和中等断层距(断层距为15～30 km)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30～60 km)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0.2 s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.     

汶川中强余震地震动峰值衰减关系

汶川地震强余震流动观测中获取了丰富的强震动加速度记录,这些数据在震中距和震级上分布较为均匀,为建立地震动衰减关系提供了良好的数据基础.这也改变了中国大陆缺乏强震动观测数据,尤其是近场强震观测数据,在建立地震动衰减关系时,不得不依赖于其它国家和地区观测数据的状况.鉴于汶川地震最大余震震级为Ms6.4,与Ms8.0的主震之间存在较大的震级缺档,本文仅就Ms4.5—6.4震级范围内、震中距小于110km区域范围内的强余震流动观测数据进行了统计回归分析,建立了地震动速度峰值(PGV)、加速度峰值(PGA)以及0.04—6s周期内阻尼比5%的绝对加速度反应谱(PSA)等地震动参数的衰减关系.回归结果的误差分析表明,PGV衰减关系的均方差明显较PGA和PSA的小,说明PGV较加速度的离散小.衰减关系的残差随震中距的增大而减小,表明近场地震动强度随机性更强.经比较,本文衰减关系与现有的四川地区其它衰减关系有较明显的差异,由于其他衰减关系是基于映射法的结果,因此,本文的结果更为可信.     

基于环境噪声表征石膏地滑坡堆积区场地特征

以云南省昭通市巧家县石膏地滑坡为研究对象,对该场地38处测点环境噪声数据分析以及揭示不同堆积物介质的场地差异特征。研究表明：环境噪声水平与竖向谱比（HVSR）曲线分析揭示堆积区谱比的峰值频率,本文通过对比分析不同场地物质堆积下的各监测场地放大效应的变化情况,揭示了海拔与放大效应强弱成正比。土体堆积物场地的卓越系数峰值集中于2-4Hz;块碎石堆积物场地的卓越频率集中于3-4Hz,且区内大部分测点表现多个峰值频率,说明块碎石堆积物区物质混杂;碎石堆积物场地的卓越频率集中于2-5Hz且存在双峰现象;基岩监测场地的卓越频率集中于1-3Hz,主要为单峰。综合分析表明,滑坡堆积区物质的谱比放大系数总体上表现为土体堆积物场地>碎石堆积物>块碎石堆积物>基岩。     

不同类型地震波作用下非线性场地的行波效应分析

目前有关场地的非线性行波效应分析,大多是基于场地土的等效线性化模型.本文通过对ANSYS软件的二次开发,采用双曲线模型模拟场地土的非线性,分别选取长周期基岩地震波和普通地震波作为输入,对某深覆盖土层场地进行了行波效应分析,探讨不同类型地震波作用下深覆盖土层场地的非线性行波效应问题.本文算例结果表明:在长周期基岩地震波作用下土层地表加速度放大系数值明显大于普通地震波作用下的结果;随着视波速的减小,土层对地震波的水平加速度放大效应也是减小的,但是对于竖向加速度放大系数而言,随着视波速的减小,其放大系数是增大的;一致输入相比于行波输入有放大土层特征周期响应而抑制非特征周期区段的响应的作用.     

面板堆石坝最大加速度放大倍数经验公式

对面板堆石坝进行三维动力反应计算分析,采用等价线性化模型以不同坝体高度、不同河谷形状为对象,研究了输入不同地震波坝体的反应.结果表明,在坝高相同、基础输入加速度不变情况下,随河谷宽度增加,坝顶坝轴线最大加速度位置由中间向两岸对称移动;对狭窄河谷,最大加速度在坝轴线中间坝顶部位,对宽阔河谷,最大加速度在靠近两岸的部位.对面板堆石坝地震反应加速度分布规律进行了统计分析,给出了计算坝体最大加速度放大倍数的经验公式,为实际工程中进行基于拟静力法的面板堆石坝抗震稳定分析提供了参考依据.     

近场竖向地震动对铁路桥梁地震反应的影响

采用非线性三维空间梁单元来建立桥墩的有限元模型,选用了三组不同类型的地震记录作为输入,研究近场竖向地震动对我国目前常用的钢筋混凝土铁路简支梁桥桥墩地震反应的影响。研究结果表明,在最大峰值水平加速度PGA分别为0．1g和0．2g的地震输入下,桥墩结构均处于弹性工作状态,相应的竖向地震动对桥墩的地震反应影响很小（均不超过2％）;而在最大峰值水平加速度PGA为0．4g的地震输入下,桥墩显示了非线性行为,竖向地震动对桥墩地震反应的影响显著增大,尤其是因P—A效应的影响会使桥墩的墩顶位移显著增加。     

汶川地震中强震动台基墩引起的记录异常分析

自由场地上的强震动记录是研究地震动衰减规律、制定抗震设计规范等的基础数据,因此,强震动记录是否可靠至关重要,将直接影响相关的统计分析结果．在汶川地震中,宜宾高场强震动台记录了一组3分量加速度记录,其中东西向峰值加速度为101．2cm／s^2,南北向峰值加速度为122．1cm／s^2,垂直向峰值加速度为94．4cm／s^2．加速度时程图示结果表明记录曲线呈现明显的不对称,尤其是垂直向更甚．此外,较之附近其它强震动台峰值加速度明显偏大．本文针对这一异常记录进行了分析,并通过现场实验、振动台实验和数值模拟分析了异常产生的机理．结果表明,记录异常是由仪器墩的放大作用和碰撞效应引起的．放大作用起因于仪器墩高宽比过大,而运动中的仪器墩底部接触碰撞使地震动记录呈现显著的不对称,即“瀑布”现象．