工程地震學實習報告

場地反應分析的意 場地反應分析步 基巖動輸 場地反應的一維土層模型分析方 一維土層模型計算方法簡 等效線性化土層反應分析方 線彈性土層的穩(wěn)態(tài)反 非線性土層暫態(tài)反應的等效線性化解 場地模 新世紀MALLC03公共鉆孔場地模 西昌市ZK-46個人鉆孔場地模 土動力學參 計算結 地表動時 西昌市MALLC03公共鉆孔地表動加速度時 西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度時 地表反應 西昌市MALLC03公共鉆孔地表動加速度反應 西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度反應 計算結果匯 西昌市MALLC03公共鉆孔動特征周期計算結 西昌市ZK-46個人鉆孔動特征周期計算結 結 場地反應分析的意發(fā)生時，體發(fā)出的波經地殼介質到地表，引起地表，稱為動。工程結構所在地，即支撐并對其反應有直接影響的地基稱為場地。場地和地殼介質之間的界限并不明確震害及強震記錄表明，地表覆蓋土層對地面運動的幅值、頻譜及強持續(xù)時間等有重要影響。地面破壞也介質在地表及淺表，因此場地條件指局部的地質構造和地基特性，包括近地表幾十米至上百米內的基巖和涂層結構和特性、地形地貌淺表斷層水位等工程地質要素這些因素對動和地面破壞有影響，稱為場地效應，場地效應對結構抗震有至關重要的作用。一般認為，地表土層對波有放大作用，發(fā)生時，雖然基巖面的加速度可能并越周期相對較長，因此建筑物容易發(fā)生破壞。由于盆地效應導致波能量被吸夾層，則軟弱夾層可能會引起某種減震作用。因此，對工程場地進行土層反應分析是的范圍。小區(qū)劃以誠征、大型廠礦為工作范圍，其范圍可能包括不同類別的場地。慮場地條件對動特性的影響，場地條件對動特性的影響的分析方法從總體上可分制量的場地動特征參數。按照所用記錄的范圍和特點，經驗方法也可分為針對特殊場地的和針對類別場地的分析。強震觀測記錄包括了震源特性、波途徑及地表局部場地條件的綜合影響，當著重分析場地影響時，應進行建立場地的計算力學模型，利用理論分析方法計算場地反應。針對每一特定的場地或重要的工程，由于對動輸入及結構反應分析精度要求較高，需要利用理論分析方法來考慮工程場地條件對場地反應分析步(一)用性分析所給出的在一定設防水平下的自由基巖面動參數（峰值加以此確定場地反應計算中的基底入射波。(二) 利用工程場地工程地質勘測資料，建立場地對動影響分析的計算力學模型。對局部場地介質分層界面、下臥基巖面及地表面較為平坦的場地，建立一維場地力學模型；對于土層界面下臥基巖面及地表面沿一個水平方向較平坦的場地建立二維場地力學模型對于土層界面、下臥基巖面及地表面沿二個水平方向均起伏較大的場地，建立三維場地力學模型。(三)利用數值計算方法，求解工程場地對應的力學模型在已知基底入射波情況下的動力反應，并給出場地地表或給定深度處的動時程及相應的加速度反應譜或其他有關(四)對場地反應計算結果予以綜合評判，確定場地地表或某一深度處的設計動參數，即場地相關動峰值加速度和加速度反應譜等?；鶐r動輸動是造成時結構破壞的主要原因，影響場地動的主要因素有震源特性、波從震源至場地的途徑及場地條件。對區(qū)域地質構造、活動性、潛在震源區(qū)劃分及活動性參數確定和區(qū)域基巖動峰值加速度和反應譜衰減關系研究的基礎上，采用性的概率分析方法給出了基巖動峰值加速度和反應譜值，這一結果已包含了震源特性、波從震源至場地的途徑對場地動的影響。以性分析得到的基巖峰值加速度和反應譜作為人工合成動的目標函數，結合適應工程場地區(qū)域活動特征的強度包絡函數，采用擬合目標函數的三角級數疊加法合成基巖動加速度時程，作為場地土層分析分析的動輸入?；?動加速度時程的方法合成的基本思路是用一個三角級數構造一個零均值的穩(wěn)過程，然后乘以強度包絡函數，得到非平穩(wěn)的基巖加速度時程。采用性分析結果與動時程合成過程中動能量匹配的原則，即以性分析所得到等效震級與距離，以及由動持時參數統(tǒng)計經驗所得的動持時作為參考，在動時程合成過程中綜合考慮動反應譜與強度包絡參數之間的匹配情況，調整動持時參數值，最終綜合確定動持時參數。西昌市基巖動的確定首先根據性分析資料和性分析結果得到地2并將其與等效相應的包線函數等參數值代入人工合成動程序（SAW）進行基巖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合成結果，使用的資料是西昌市抗震規(guī)劃設計相根據表3-1、表3-2，按照五十年概率為10%的設防標準中相關數據給出的基巖峰值加速度、加速度反應譜和包絡線函數，采用合成動的數值方法合成了一條基巖動加速度時程曲線（圖3-1，一條基巖動加速度反應譜曲線（圖3-2。 為方便和人工和合成動作比較，需對天然動進行改造圖3-3天然波改造基 場地反應的一維土層模型分析方一維場地反應分析方法所涉及的主要問題是土層介質模型和動力方程的建立、土體介質非線性特性的考慮及動力方程的求解。對于一維場地力學模型，土層介質動力方程（波動或振動建立何種形式的動力方程取決于采用什么樣的方法求解動力反應，而動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。4-1N1個土層覆蓋在基巖均勻半無限空間之上，各覆蓋層厚度、介質質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N和N3.1zN層(基巖半空間)的入射波位移(略去時間因子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土層反應分析的一維力學模n及等效阻尼比dn去替換所有不同應變振幅下的n及dn。由于n及n與應變振幅給定的允許誤差(0.05)，則認為土體的非線性特性的考慮滿足了要求；否則，以場地模對工程場址進行場地反應分析。場地工程條件工作提供了場址的鉆孔資料。工程地質鉆孔資料包括鉆孔深度、土層分層厚度、土層巖性描述等。本次實習計算了新世紀MALLC03公共鉆孔、西昌市ZK-46個人鉆孔，建立了各鉆孔的場地土層反應5-15-3。新世紀MALLC03新世紀MALLC03公共鉆孔場地模型建立后輸入數據文件DATADATA1DATA2DATA3的建立與數據修改，通過反應分析計算程序輸出數據，在Excel中繪制新世紀MALLC03公共鉆孔地表動加速度時程圖和動加速度反應譜曲線。5-1MALLC03127354756675899585西昌市ZK-46西昌市ZK-46個人鉆孔場地模型，對輸入數據文件DATA、DATA1、DATA2、DATA3的建立與數據修改，通過反應分析計算程序輸出數據，在Excel中繪制出西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度時程圖和動加速度反應譜曲線。5-2ZK-461243244562789中每組數據中的第一行數據，而ζ（）DATA35-3555土粉土（密粉土（松土粉土（密粉土（松計算結西昌市MALLC03公共鉆孔地表動加速度時西昌市MALLC03公共鉆孔地表動加速度時程圖是經過修改DATA2中的數據，具體DATA2（括基巖）、土類數、表中給出土層分層總數（不包括基巖），號，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人工波動反應加速度時程圖（隨機相位數為圖6-2天然波動土層反應加速度時程西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度時西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度時程圖是經過修改DATA2中的數據，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人工波動反應加速度時程圖（隨機相位數為圖6-4天然波動反應加速度時程西昌市MALLC03公共鉆孔地表動加速度反應圖6-5公共鉆孔反應加速度反應西昌市ZK-46個人鉆孔地表動加速度反應圖6-6個人鉆孔反應加速度反應西昌市MALLC03公共鉆孔動特征周期計算結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----剪切波在地面至計算深度之間的時間 計算深度范圍內第i 計算深度范圍內第i 56.3m20m，所以d020m。20106-1輸入時輸入地表地表地表西昌市ZK-46個人鉆孔動特征周期計算結TgT

4.44V4.44V

4.444.44

g

nn t=i

式中： 等效剪切波速（m/s （mt----剪切波在地面至計算深度之間的時間 計算深度范圍內第i 計算深度范圍內第i 35.0m，20m，d020m。20106-2輸入時輸入地表地表地表結MALLC03209.42m/s,覆蓋層厚度為56.3西昌市ZK-46個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