工程地震学实习报告

场地反应分析的意 场地反应分析步 基岩动输 场地反应的一维土层模型分析方 一维土层模型计算方法简 等效线性化土层反应分析方 线弹性土层的稳态反 非线性土层暂态反应的等效线性化解 场地模 新世纪MALLC03公共钻孔场地模 西昌市ZK-46个人钻孔场地模 土动力学参 计算结 地表动时 西昌市MALLC03公共钻孔地表动加速度时 西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度时 地表反应 西昌市MALLC03公共钻孔地表动加速度反应 西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度反应 计算结果汇 西昌市MALLC03公共钻孔动特征周期计算结 西昌市ZK-46个人钻孔动特征周期计算结 结 场地反应分析的意发生时，体发出的波经地壳介质到地表，引起地表，称为动。工程结构所在地，即支撑并对其反应有直接影响的地基称为场地。场地和地壳介质之间的界限并不明确震害及强震记录表明，地表覆盖土层对地面运动的幅值、频谱及强持续时间等有重要影响。地面破坏也介质在地表及浅表，因此场地条件指局部的地质构造和地基特性，包括近地表几十米至上百米内的基岩和涂层结构和特性、地形地貌浅表断层水位等工程地质要素这些因素对动和地面破坏有影响，称为场地效应，场地效应对结构抗震有至关重要的作用。一般认为，地表土层对波有放大作用，发生时，虽然基岩面的加速度可能并越周期相对较长，因此建筑物容易发生破坏。由于盆地效应导致波能量被吸夹层，则软弱夹层可能会引起某种减震作用。因此，对工程场地进行土层反应分析是的范围。小区划以诚征、大型厂矿为工作范围，其范围可能包括不同类别的场地。虑场地条件对动特性的影响，场地条件对动特性的影响的分析方法从总体上可分制量的场地动特征参数。按照所用记录的范围和特点，经验方法也可分为针对特殊场地的和针对类别场地的分析。强震观测记录包括了震源特性、波途径及地表局部场地条件的综合影响，当着重分析场地影响时，应进行建立场地的计算力学模型，利用理论分析方法计算场地反应。针对每一特定的场地或重要的工程，由于对动输入及结构反应分析精度要求较高，需要利用理论分析方法来考虑工程场地条件对场地反应分析步(一)用性分析所给出的在一定设防水平下的自由基岩面动参数（峰值加以此确定场地反应计算中的基底入射波。(二) 利用工程场地工程地质勘测资料，建立场地对动影响分析的计算力学模型。对局部场地介质分层界面、下卧基岩面及地表面较为平坦的场地，建立一维场地力学模型；对于土层界面下卧基岩面及地表面沿一个水平方向较平坦的场地建立二维场地力学模型对于土层界面、下卧基岩面及地表面沿二个水平方向均起伏较大的场地，建立三维场地力学模型。(三)利用数值计算方法，求解工程场地对应的力学模型在已知基底入射波情况下的动力反应，并给出场地地表或给定深度处的动时程及相应的加速度反应谱或其他有关(四)对场地反应计算结果予以综合评判，确定场地地表或某一深度处的设计动参数，即场地相关动峰值加速度和加速度反应谱等。基岩动输动是造成时结构破坏的主要原因，影响场地动的主要因素有震源特性、波从震源至场地的途径及场地条件。对区域地质构造、活动性、潜在震源区划分及活动性参数确定和区域基岩动峰值加速度和反应谱衰减关系研究的基础上，采用性的概率分析方法给出了基岩动峰值加速度和反应谱值，这一结果已包含了震源特性、波从震源至场地的途径对场地动的影响。以性分析得到的基岩峰值加速度和反应谱作为人工合成动的目标函数，结合适应工程场地区域活动特征的强度包络函数，采用拟合目标函数的三角级数叠加法合成基岩动加速度时程，作为场地土层分析分析的动输入。基 动加速度时程的方法合成的基本思路是用一个三角级数构造一个零均值的稳过程，然后乘以强度包络函数，得到非平稳的基岩加速度时程。采用性分析结果与动时程合成过程中动能量匹配的原则，即以性分析所得到等效震级与距离，以及由动持时参数统计经验所得的动持时作为参考，在动时程合成过程中综合考虑动反应谱与强度包络参数之间的匹配情况，调整动持时参数值，最终综合确定动持时参数。西昌市基岩动的确定首先根据性分析资料和性分析结果得到地2并将其与等效相应的包线函数等参数值代入人工合成动程序（SAW）进行基岩50年概表3-2基 周期（秒50年概本文采用的是西昌市基岩人造动合成结果，使用的资料是西昌市抗震规划设计相根据表3-1、表3-2，按照五十年概率为10%的设防标准中相关数据给出的基岩峰值加速度、加速度反应谱和包络线函数，采用合成动的数值方法合成了一条基岩动加速度时程曲线（图3-1，一条基岩动加速度反应谱曲线（图3-2。 为方便和人工和合成动作比较，需对天然动进行改造图3-3天然波改造基 场地反应的一维土层模型分析方一维场地反应分析方法所涉及的主要问题是土层介质模型和动力方程的建立、土体介质非线性特性的考虑及动力方程的求解。对于一维场地力学模型，土层介质动力方程（波动或振动建立何种形式的动力方程取决于采用什么样的方法求解动力反应，而动力方程求解方法的选取有与土体非线性特性的考虑方法有关。4-1N1个土层覆盖在基岩均匀半无限空间之上，各覆盖层厚度、介质质量密度和剪切模量分别为hnn和nn=1，2N1，下卧基岩半空间的质N和N3.1zN层(基岩半空间)的入射波位移(略去时间因子expit，下同)UN(z)ENexp(ikN

其中，kN

cN和

分别为基岩的剪切波波数和波速第n层波位移的N

Un(z)Enexp(iknz)Fnexp(ikn

n其中，kncn，cn ，分别为第n层剪切波波数与波速，En和Fn分别为第n123

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

图4.1土层反应分析的一维力学模n及等效阻尼比dn去替换所有不同应变振幅下的n及dn。由于n及n与应变振幅给定的允许误差(0.05)，则认为土体的非线性特性的考虑满足了要求；否则，以场地模对工程场址进行场地反应分析。场地工程条件工作提供了场址的钻孔资料。工程地质钻孔资料包括钻孔深度、土层分层厚度、土层岩性描述等。本次实习计算了新世纪MALLC03公共钻孔、西昌市ZK-46个人钻孔，建立了各钻孔的场地土层反应5-15-3。新世纪MALLC03新世纪MALLC03公共钻孔场地模型建立后输入数据文件DATADATA1DATA2DATA3的建立与数据修改，通过反应分析计算程序输出数据，在Excel中绘制新世纪MALLC03公共钻孔地表动加速度时程图和动加速度反应谱曲线。5-1MALLC03127354756675899585西昌市ZK-46西昌市ZK-46个人钻孔场地模型，对输入数据文件DATA、DATA1、DATA2、DATA3的建立与数据修改，通过反应分析计算程序输出数据，在Excel中绘制出西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度时程图和动加速度反应谱曲线。5-2ZK-461243244562789中每组数据中的第一行数据，而ζ（）DATA35-3555土粉土（密粉土（松土粉土（密粉土（松计算结西昌市MALLC03公共钻孔地表动加速度时西昌市MALLC03公共钻孔地表动加速度时程图是经过修改DATA2中的数据，具体DATA2（括基岩）、土类数、表中给出土层分层总数（不包括基岩），号，第三行是土层厚度，第五行是剪切波速，第六行是密度。图6-1人工波动反应加速度时程图（随机相位数为图6-2天然波动土层反应加速度时程西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度时西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度时程图是经过修改DATA2中的数据，具体修改DATA2（包括基岩（不包括基岩第三行是土层厚度，第五行是剪切波速，第六行是密度。图6-3人工波动反应加速度时程图（随机相位数为图6-4天然波动反应加速度时程西昌市MALLC03公共钻孔地表动加速度反应图6-5公共钻孔反应加速度反应西昌市ZK-46个人钻孔地表动加速度反应图6-6个人钻孔反应加速度反应西昌市MALLC03公共钻孔动特征周期计算结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----剪切波在地面至计算深度之间的时间 计算深度范围内第i 计算深度范围内第i 56.3m20m，所以d020m。20106-1输入时输入地表地表地表西昌市ZK-46个人钻孔动特征周期计算结TgT

4.44V4.44V

4.444.44

g

nn t=i

式中： 等效剪切波速（m/s （mt----剪切波在地面至计算深度之间的时间 计算深度范围内第i 计算深度范围内第i 35.0m，20m，d020m。20106-2输入时输入地表地表地表结MALLC03209.42m/s,覆盖层厚度为56.3西昌市ZK-46个人钻孔的土层等效剪切波速为219.30m/s,覆盖层厚度小于50m米；另外由表3-1可知西昌地区50年概率