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我国五代区划图场地影响调整系数检验研究

我国五代区划图场地影响调整系数检验研究

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作者：张鹏中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

场地效应是结构抗震设计、地震动参数区划、地震动预测模型等领域必须考虑的重要因素之一。在工程场地地震安全性评价中设计地震动参数确定的合理性和适用性将对工程建设的安全性和经济性产生重要影响。因此,为了更好地考虑场地效应的... 详细信息

场地效应是结构抗震设计、地震动参数区划、地震动预测模型等领域必须考虑的重要因素之一。在工程场地地震安全性评价中设计地震动参数确定的合理性和适用性将对工程建设的安全性和经济性产生重要影响。因此,为了更好地考虑场地效应的工程影响,本文通过收集的京津冀、新疆、两广和川滇地区工程场地钻孔的土壤动力学参数和土层剖面数据,统计具有区域适用性的土动力学参数值,建立一维等效线性化地震反应计算模型,计算各地区相同类别场地的峰值加速度放大系数和反应谱特征周期,分析相同场地类别下的场地特征参数和场地地震反应的区域性差异特征和规律,并检验区划图的场地影响调整系数的区域适用性,主要工作内容及取得的研究成果如下:1.本文收集整理了京津冀、两广、川滇地区工程场地土壤的动三轴数据。按埋深对粉质粘土、粘土、含砾粘土、粉土、泥炭质土、粉砂、细砂、含粘性土砾砂等8种常见土类进行了分组统计,给出了各类土壤在不同埋深范围内的本文统计值。本文分别采用Davidenkov模型和陈国兴模型对土壤的动剪切模量、阻尼比随剪应变的变化关系曲线进行了拟合,比较了三个地区粉质粘土和粘土在不同埋深范围内的动力学参数曲线,证实了土动力学参数区域性差异的存在。2.本文计算了 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地工程钻孔的峰值加速度放大系数Ka和反应谱特征周期Tg,研究得出两者随场地类别和基岩输入地震动强度的变化规律。将其与区划图规定值和已有研究给出的推荐值进行了比较分析,发现五代区划图给出的场地峰值加速度调整系数在一定程度上低估了 Ⅱ类场地的实际放大效应,而针对天津地区Ⅲ、Ⅳ类场地则具有较高的保证率;发现五代区划图Ⅱ类场地Tg规定值具有较强的合理性,但针对京津冀地区,本文建议在现有基础上增加0.05s;五代区划图Ⅳ类场地Tg规定值是合理的,而因覆盖土层厚度影响,Ⅲ类场地的Tg规定值的适用性还需更多钻孔进行验证。3.本文通过对比四个地区Ⅱ类场地的特征参数Vse、H和VS30分布以及特征参数间的相关关系,分析发现相同类别场地下不同地区场地条件存在显著区域性差异。根据土层地震反应分析计算结果,比较分析了四个地区放大谱中值曲线谱型、放大谱峰值Amax值、Amax与场地特征参数Im、Vse的拟合直线、不同震级段内Ka中值曲线和Kx+s曲线以及不同输入PGA水平下的特征周期Tg值,发现场地放大效应存在一定的区域性差异。

关键词：地震区划图土动力学参数一维等效线性化场地地震反应场地影响调整系数 PGA放大系数特征周期

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基于钻孔数据的中国工程场地条件区域性差异研究

基于钻孔数据的中国工程场地条件区域性差异研究

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作者：王大任中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

地震动的空间分布受局部场地条件影响十分显著,场地效应是结构抗震设计、地震动参数区划、地震动预测模型等领域必须考虑的重要因素之一。场地条件的差异会导致场地反应的显著变化,因此对场地条件的区域依赖性进行研究至关重要。尽管目... 详细信息

地震动的空间分布受局部场地条件影响十分显著,场地效应是结构抗震设计、地震动参数区划、地震动预测模型等领域必须考虑的重要因素之一。场地条件的差异会导致场地反应的显著变化,因此对场地条件的区域依赖性进行研究至关重要。尽管目前有很多针对局部地区的土动力、地震动、土层特征等参数的特性研究,但是还没有针对全国工程场地条件的区域依赖性规律开展系统性调查研究。本文利用收集到的中国工程场地钻孔剖面数据,分析场地覆盖层厚度H、等效剪切波速V、地表以下30m内平均剪切波速V、场地剪切波速剖面、以及场地放大反应的区域性差异特征与规律,主要工作内容及取得的成果如下:1.收集整理了国内四川省、云南省、北京市、天津市、河北省、广东省、广西省、新疆维吾尔自治区等省市自治区的6000余个工程场地的钻孔剖面数据,根据钻孔位置的空间分布针对新疆地区、京津冀地区、两广地区、川滇地区4个地区的工程场地条件开展区域性差异调查研究。通过对新疆地区的典型钻孔进行分析,发现我国存在一种剪切波速随深度分布特殊的工程场地钻孔,且现有的经验外推模型对其V值的估计并不适用。为此,本文利用国内符合条件的钻孔剖面数据进行统计分析,提出了两种新的V外推模型:走时梯度模型与常数外推修正模型。最后,通过对比不同外推模型的预测精度及易用性,给出了适用于我国大陆地区工程场地V计算和估计的推荐流程。2.针对我国抗震设计规范中定义的场地类别,通过对比分析四个地区不同场地类别的钻孔数量占比、V和H的概率密度分布、II类场地的剪切波速剖面中值曲线,验证了不同地区之间的场地条件存在区域性差异。针对欧美规范定义场地类别的参数V,绘制了四个地区V的累计概率分布曲线、分析了的它们的差异性;通过借鉴欧美不同规范定义场地类别的V范围,确定了V的三个区间,并对比了四个地区之间在相同V区间范围内钻孔的剪切波速剖面中值曲线差,根据其重叠、平行以及交叉现象,总结了四个地区场地条件差异性特征。3.针对新疆地区和京津冀地区的II类钻孔场地进行了土层地震反应计算,分析了输入地震动PGA和震级对场地反应的敏感性。从场地反应的卓越频率和放大倍数角度,论证了两个地区的场地平均反应存在区域差异性;与区划图规范给出的场地放大调整系数进行了对比,发现就本文所研究的工程场地钻孔,区划图会一定程度上低估场地实际放大效应。

关键词：场地参数VS30 走时梯度外推法 BCV模型修正法剪切波速剖面场地放大区域性差异

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考虑地形坡度关联函数的宏观场地分类方法研究

考虑地形坡度关联函数的宏观场地分类方法研究

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作者：米欣雪中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

场地分类是近几年来对地震危害性分析关注的热点问题。在破坏性地震发生时,不同条件场地上的震害现象差别显著,研究发现在剪切波速较小场地上的震害情况总是其他场地上更严重,需要更加精确地划分场地类别。划分场地类别多利用工程场地... 详细信息

场地分类是近几年来对地震危害性分析关注的热点问题。在破坏性地震发生时,不同条件场地上的震害现象差别显著,研究发现在剪切波速较小场地上的震害情况总是其他场地上更严重,需要更加精确地划分场地类别。划分场地类别多利用工程场地钻孔波速数据,但工程钻孔数据无法对整个区域全覆盖,以此划分场地类别较为困难。本文利用我国的地形坡度及地质条件数据,调查其与钻孔等效剪切波速和覆盖层厚度数据之间的相关关系,确定基于坡度数据的宏观场地分类边界,主要工作内容及取得的结果如下:1.简要介绍对于小于30m的工程钻孔数据外推得到VS30的五种常用模型。收集新疆地区的1307个工程钻孔数据,针对目前常用的5种经验外推模型,回归适用于新疆地区的模型系数。对于钻孔深度大于30m的343个钻孔利用常规的相关系数R模型适用性检验方法验证模型适用性是不合理的,提出一种新的模型适用性检验方法——对数正态检验方法,即假定相同地质条件下场地钻孔的岩性剖面具有相近的分布,对新疆地区6类地质年代区域内的5种经验模型适用性进行了优选评估,给出了各地质年代区域内最优选的经验模型建议。根据上述结果整理新疆地区全部工程钻孔的VS30值,利用克里金插值方法给出新疆地区VS30值范围,并根据美国场地分类原则进行分类。2.简要介绍了中国场地分类指标数据集,并利用地统计方法基于精度为900m的DEM数据计算全国范围内的坡度,收集新疆地区963个钻孔数据,计算每个场点上的覆盖层厚度以及等效剪切波速,并提取新疆地区钻孔点相对应的坡度,根据经验提出相应的关联函数方程,采取直接拟合方法分别建立覆盖层厚度与坡度的关系矩阵和等效剪切波速与坡度的关系矩阵,发现直接拟合方法对新疆地区的等效剪切波速明显低估,因此提出分区中位值拟合方法、全域拟合方法和基于地质条件混合分类拟合方法,对比以上四种方法,发现基于地质条件混合分类拟合方法更适用于确定新疆地区的关联函数,得到新疆地区基于地形坡度的场地分类边界。3.针对基于地形坡度的关联函数方法确定场地分类边界在我国京津冀、两广和中国地震科学实验场地区适用性的问题,收集我国京津冀、两广和中国地震实验场地区5000余个工程场地钻孔验证上述基于地形坡度的场地分类边界确定方法,即指直接拟合方法、分区中位值拟合方法、结合克里金插值全域拟合方法三种数据拟合方法获得三个地区的最优关联函数,利用已有坡度数据对三个地区进行场地分类。

关键词：场地类别 VS30 地形坡度地质年代地质成因

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