场地平均剪切波速预测方法与区域预测模型研究

作     者：贾琳 

作者单位：中国地震局地球物理研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：谢俊举

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：场地类别 场地划分 剪切波速 地形坡度 岩性特征 地貌 沉积环境 

摘      要：历史地震的震害调查和强震动观测发现局部场地条件对工程结构震害和场地的地震动特性有重要影响,因而场地效应对于地震灾害的影响及其相关研究被广泛关注。世界各国一般性建筑物的抗震设计规范中,均采用场地分类的方法来考虑局部场地对设计地震动参数的影响。覆盖土层的平均剪切波速是进行场地分类和反映场地地震动影响的重要参数。本文针对有钻孔波速数据但深度不够或者缺少钻孔波速资料的情况,开展场地剪切波速预测方法和区域剪切波速预测模型研究,研究成果对于工程场地分类、设计地震动参数确定和工程抗震设防具有重要现实意义。本文主要成果和结论如下:(1)利用收集整理的2000多个钻孔的剪切波速剖面数据,分别基于常速度外推模型(BCV)、Boore对数线性模型和条件独立模型的经验外推方法建立了云南和四川地区20 m和30 m平均剪切波速的经验预测模型,用于有钻孔波速数据但深度不够的情况下进行场地平均剪切波速外推。针对四川和云南地区钻孔波速资料,对比分析了BCV方法、Boore对数线性模型和条件独立模型这三种经验预测的外推方法的误差,给出了平均剪切波速预测模型选用的建议。(2)探讨了场地剪切波速的影响因素,研究发现土层的剪切波速与覆盖土层的厚度负相关,土层的厚度越大,剪切波速值越小。剪切波速受沉积环境影响,低能沉积环境场地剪切波速值较低,高能的沉积环境如山区丘陵的剪切波速值较高;基于单一地形梯度参数的波速预测模型难以对场地剪切波速进行准确的估计,无法根据现有的钻孔模型对于场地进行准确的分类。(3)针对基于单一地形梯度参数的波速预测模型的不足,提出了一种考虑区域沉积环境和岩粒属性的波速预测替代模型。针对云南、四川、新疆三个地区的钻孔分布和区域环境情况,基于钻孔数据统计分析了区域沉积环境和岩粒粗细对场地剪切波速的影响;通过考虑该地区地质地形和岩性属性特征,根据钻孔岩性描述对场地进行岩粒粗细分类,可以明显提升基于地形的波速预测替代方法的有效性。