工程地震學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告

場(chǎng)地反應(yīng)分析的意 場(chǎng)地反應(yīng)分析步 基巖動(dòng)輸 場(chǎng)地反應(yīng)的一維土層模型分析方 一維土層模型計(jì)算方法簡(jiǎn) 等效線性化土層反應(yīng)分析方 線彈性土層的穩(wěn)態(tài)反 非線性土層暫態(tài)反應(yīng)的等效線性化解 場(chǎng)地模 新世紀(jì)MALLC03公共鉆孔場(chǎng)地模 西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔場(chǎng)地模 土動(dòng)力學(xué)參 計(jì)算結(jié) 地表動(dòng)時(shí) 西昌市MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí) 西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí) 地表反應(yīng) 西昌市MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度反應(yīng) 西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度反應(yīng) 計(jì)算結(jié)果匯 西昌市MALLC03公共鉆孔動(dòng)特征周期計(jì)算結(jié) 西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔動(dòng)特征周期計(jì)算結(jié) 結(jié) 場(chǎng)地反應(yīng)分析的意發(fā)生時(shí)，體發(fā)出的波經(jīng)地殼介質(zhì)到地表，引起地表，稱為動(dòng)。工程結(jié)構(gòu)所在地，即支撐并對(duì)其反應(yīng)有直接影響的地基稱為場(chǎng)地。場(chǎng)地和地殼介質(zhì)之間的界限并不明確震害及強(qiáng)震記錄表明，地表覆蓋土層對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的幅值、頻譜及強(qiáng)持續(xù)時(shí)間等有重要影響。地面破壞也介質(zhì)在地表及淺表，因此場(chǎng)地條件指局部的地質(zhì)構(gòu)造和地基特性，包括近地表幾十米至上百米內(nèi)的基巖和涂層結(jié)構(gòu)和特性、地形地貌淺表斷層水位等工程地質(zhì)要素這些因素對(duì)動(dòng)和地面破壞有影響，稱為場(chǎng)地效應(yīng)，場(chǎng)地效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有至關(guān)重要的作用。一般認(rèn)為，地表土層對(duì)波有放大作用，發(fā)生時(shí)，雖然基巖面的加速度可能并越周期相對(duì)較長(zhǎng)，因此建筑物容易發(fā)生破壞。由于盆地效應(yīng)導(dǎo)致波能量被吸夾層，則軟弱夾層可能會(huì)引起某種減震作用。因此，對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行土層反應(yīng)分析是的范圍。小區(qū)劃以誠(chéng)征、大型廠礦為工作范圍，其范圍可能包括不同類別的場(chǎng)地。慮場(chǎng)地條件對(duì)動(dòng)特性的影響，場(chǎng)地條件對(duì)動(dòng)特性的影響的分析方法從總體上可分制量的場(chǎng)地動(dòng)特征參數(shù)。按照所用記錄的范圍和特點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)方法也可分為針對(duì)特殊場(chǎng)地的和針對(duì)類別場(chǎng)地的分析。強(qiáng)震觀測(cè)記錄包括了震源特性、波途徑及地表局部場(chǎng)地條件的綜合影響，當(dāng)著重分析場(chǎng)地影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行建立場(chǎng)地的計(jì)算力學(xué)模型，利用理論分析方法計(jì)算場(chǎng)地反應(yīng)。針對(duì)每一特定的場(chǎng)地或重要的工程，由于對(duì)動(dòng)輸入及結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析精度要求較高，需要利用理論分析方法來考慮工程場(chǎng)地條件對(duì)場(chǎng)地反應(yīng)分析步(一)用性分析所給出的在一定設(shè)防水平下的自由基巖面動(dòng)參數(shù)（峰值加以此確定場(chǎng)地反應(yīng)計(jì)算中的基底入射波。(二) 利用工程場(chǎng)地工程地質(zhì)勘測(cè)資料，建立場(chǎng)地對(duì)動(dòng)影響分析的計(jì)算力學(xué)模型。對(duì)局部場(chǎng)地介質(zhì)分層界面、下臥基巖面及地表面較為平坦的場(chǎng)地，建立一維場(chǎng)地力學(xué)模型；對(duì)于土層界面下臥基巖面及地表面沿一個(gè)水平方向較平坦的場(chǎng)地建立二維場(chǎng)地力學(xué)模型對(duì)于土層界面、下臥基巖面及地表面沿二個(gè)水平方向均起伏較大的場(chǎng)地，建立三維場(chǎng)地力學(xué)模型。(三)利用數(shù)值計(jì)算方法，求解工程場(chǎng)地對(duì)應(yīng)的力學(xué)模型在已知基底入射波情況下的動(dòng)力反應(yīng)，并給出場(chǎng)地地表或給定深度處的動(dòng)時(shí)程及相應(yīng)的加速度反應(yīng)譜或其他有關(guān)(四)對(duì)場(chǎng)地反應(yīng)計(jì)算結(jié)果予以綜合評(píng)判，確定場(chǎng)地地表或某一深度處的設(shè)計(jì)動(dòng)參數(shù)，即場(chǎng)地相關(guān)動(dòng)峰值加速度和加速度反應(yīng)譜等?；鶐r動(dòng)輸動(dòng)是造成時(shí)結(jié)構(gòu)破壞的主要原因，影響場(chǎng)地動(dòng)的主要因素有震源特性、波從震源至場(chǎng)地的途徑及場(chǎng)地條件。對(duì)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、活動(dòng)性、潛在震源區(qū)劃分及活動(dòng)性參數(shù)確定和區(qū)域基巖動(dòng)峰值加速度和反應(yīng)譜衰減關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，采用性的概率分析方法給出了基巖動(dòng)峰值加速度和反應(yīng)譜值，這一結(jié)果已包含了震源特性、波從震源至場(chǎng)地的途徑對(duì)場(chǎng)地動(dòng)的影響。以性分析得到的基巖峰值加速度和反應(yīng)譜作為人工合成動(dòng)的目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合適應(yīng)工程場(chǎng)地區(qū)域活動(dòng)特征的強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)，采用擬合目標(biāo)函數(shù)的三角級(jí)數(shù)疊加法合成基巖動(dòng)加速度時(shí)程，作為場(chǎng)地土層分析分析的動(dòng)輸入?；?動(dòng)加速度時(shí)程的方法合成的基本思路是用一個(gè)三角級(jí)數(shù)構(gòu)造一個(gè)零均值的穩(wěn)過程，然后乘以強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)，得到非平穩(wěn)的基巖加速度時(shí)程。采用性分析結(jié)果與動(dòng)時(shí)程合成過程中動(dòng)能量匹配的原則，即以性分析所得到等效震級(jí)與距離，以及由動(dòng)持時(shí)參數(shù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)所得的動(dòng)持時(shí)作為參考，在動(dòng)時(shí)程合成過程中綜合考慮動(dòng)反應(yīng)譜與強(qiáng)度包絡(luò)參數(shù)之間的匹配情況，調(diào)整動(dòng)持時(shí)參數(shù)值，最終綜合確定動(dòng)持時(shí)參數(shù)。西昌市基巖動(dòng)的確定首先根據(jù)性分析資料和性分析結(jié)果得到地2并將其與等效相應(yīng)的包線函數(shù)等參數(shù)值代入人工合成動(dòng)程序（SAW）進(jìn)行基巖50年概表3-2基 周期（秒50年概本文采用的是西昌市基巖人造動(dòng)合成結(jié)果，使用的資料是西昌市抗震規(guī)劃設(shè)計(jì)相根據(jù)表3-1、表3-2，按照五十年概率為10%的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)數(shù)據(jù)給出的基巖峰值加速度、加速度反應(yīng)譜和包絡(luò)線函數(shù)，采用合成動(dòng)的數(shù)值方法合成了一條基巖動(dòng)加速度時(shí)程曲線（圖3-1，一條基巖動(dòng)加速度反應(yīng)譜曲線（圖3-2。 為方便和人工和合成動(dòng)作比較，需對(duì)天然動(dòng)進(jìn)行改造圖3-3天然波改造基 場(chǎng)地反應(yīng)的一維土層模型分析方一維場(chǎng)地反應(yīng)分析方法所涉及的主要問題是土層介質(zhì)模型和動(dòng)力方程的建立、土體介質(zhì)非線性特性的考慮及動(dòng)力方程的求解。對(duì)于一維場(chǎng)地力學(xué)模型，土層介質(zhì)動(dòng)力方程（波動(dòng)或振動(dòng)建立何種形式的動(dòng)力方程取決于采用什么樣的方法求解動(dòng)力反應(yīng)，而動(dòng)力方程求解方法的選取有與土體非線性特性的考慮方法有關(guān)。4-1N1個(gè)土層覆蓋在基巖均勻半無限空間之上，各覆蓋層厚度、介質(zhì)質(zhì)量密度和剪切模量分別為hnn和nn=1，2N1，下臥基巖半空間的質(zhì)N和N3.1zN層(基巖半空間)的入射波位移(略去時(shí)間因子expit，下同)UN(z)ENexp(ikN

其中，kN

cN和

分別為基巖的剪切波波數(shù)和波速第n層波位移的N

Un(z)Enexp(iknz)Fnexp(ikn

n其中，kncn，cn ，分別為第n層剪切波波數(shù)與波速，En和Fn分別為第n123

U1U2U3z1,U2U3z1,2,UnzUn1n,UNN N,hNzN,

圖4.1土層反應(yīng)分析的一維力學(xué)模n及等效阻尼比dn去替換所有不同應(yīng)變振幅下的n及dn。由于n及n與應(yīng)變振幅給定的允許誤差(0.05)，則認(rèn)為土體的非線性特性的考慮滿足了要求；否則，以場(chǎng)地模對(duì)工程場(chǎng)址進(jìn)行場(chǎng)地反應(yīng)分析。場(chǎng)地工程條件工作提供了場(chǎng)址的鉆孔資料。工程地質(zhì)鉆孔資料包括鉆孔深度、土層分層厚度、土層巖性描述等。本次實(shí)習(xí)計(jì)算了新世紀(jì)MALLC03公共鉆孔、西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔，建立了各鉆孔的場(chǎng)地土層反應(yīng)5-15-3。新世紀(jì)MALLC03新世紀(jì)MALLC03公共鉆孔場(chǎng)地模型建立后輸入數(shù)據(jù)文件DATADATA1DATA2DATA3的建立與數(shù)據(jù)修改，通過反應(yīng)分析計(jì)算程序輸出數(shù)據(jù)，在Excel中繪制新世紀(jì)MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)程圖和動(dòng)加速度反應(yīng)譜曲線。5-1MALLC03127354756675899585西昌市ZK-46西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔場(chǎng)地模型，對(duì)輸入數(shù)據(jù)文件DATA、DATA1、DATA2、DATA3的建立與數(shù)據(jù)修改，通過反應(yīng)分析計(jì)算程序輸出數(shù)據(jù)，在Excel中繪制出西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)程圖和動(dòng)加速度反應(yīng)譜曲線。5-2ZK-461243244562789中每組數(shù)據(jù)中的第一行數(shù)據(jù)，而ζ（）DATA35-3555土粉土（密粉土（松土粉土（密粉土（松計(jì)算結(jié)西昌市MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)西昌市MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)程圖是經(jīng)過修改DATA2中的數(shù)據(jù)，具體DATA2（括基巖）、土類數(shù)、表中給出土層分層總數(shù)（不包括基巖），號(hào)，第三行是土層厚度，第五行是剪切波速，第六行是密度。圖6-1人工波動(dòng)反應(yīng)加速度時(shí)程圖（隨機(jī)相位數(shù)為圖6-2天然波動(dòng)土層反應(yīng)加速度時(shí)程西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度時(shí)程圖是經(jīng)過修改DATA2中的數(shù)據(jù)，具體修改DATA2（包括基巖（不包括基巖第三行是土層厚度，第五行是剪切波速，第六行是密度。圖6-3人工波動(dòng)反應(yīng)加速度時(shí)程圖（隨機(jī)相位數(shù)為圖6-4天然波動(dòng)反應(yīng)加速度時(shí)程西昌市MALLC03公共鉆孔地表動(dòng)加速度反應(yīng)圖6-5公共鉆孔反應(yīng)加速度反應(yīng)西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔地表動(dòng)加速度反應(yīng)圖6-6個(gè)人鉆孔反應(yīng)加速度反應(yīng)西昌市MALLC03公共鉆孔動(dòng)特征周期計(jì)算結(jié)Tg

4.44V

Tg

4.44V

4.44

Tg

4.44

4.44

nnt=i

式中： 等效剪切波速（m/s （mt----剪切波在地面至計(jì)算深度之間的時(shí)間 計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 56.3m20m，所以d020m。20106-1輸入時(shí)輸入地表地表地表西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔動(dòng)特征周期計(jì)算結(jié)TgT

4.44V4.44V

4.444.44

g

nn t=i

式中： 等效剪切波速（m/s （mt----剪切波在地面至計(jì)算深度之間的時(shí)間 計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 計(jì)算深度范圍內(nèi)第i 35.0m，20m，d020m。20106-2輸入時(shí)輸入地表地表地表結(jié)MALLC03209.42m/s,覆蓋層厚度為56.3西昌市ZK-46個(gè)人鉆孔的土層等效剪切波速為219.30m/s,覆蓋層厚度小于50m米；另外由表3-1可知西昌地區(qū)50年概率