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地震学报 2020年第6期42卷 769-780,I0002页

作者：宋星兰景岩桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

以我国近海海域工程场地为研究对象,充分考虑上覆海水的自重影响,构建典型的饱和海底自由场计算模型,运用动力有限差分法开展二维地震反应分析,探讨以不同幅值的SV波、P波作为基底输入条件下上覆海水厚度对海底地震动峰值和反应谱的影响... 详细信息

以我国近海海域工程场地为研究对象,充分考虑上覆海水的自重影响,构建典型的饱和海底自由场计算模型,运用动力有限差分法开展二维地震反应分析,探讨以不同幅值的SV波、P波作为基底输入条件下上覆海水厚度对海底地震动峰值和反应谱的影响,总结上覆有水和无水场地的地震动结果差异,并分析差异产生的原因。结果表明:当基底输入SV波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度小于上覆无水场地地表峰值加速度,海水层厚度对峰值加速度的影响可以忽略;当基底输入P波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度大于上覆无水场地地表峰值加速度,且随着海水层厚度的增大,海床表面峰值加速度逐渐减小。

关键词：海域饱和场地上覆海水地震反应分析地震动参数

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考虑上覆海水影响的海域自由场地震反应数值模拟分析

考虑上覆海水影响的海域自由场地震反应数值模拟分析

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作者：宋星桂林理工大学

学位级别：硕士

当前我国海洋工程正处于蓬勃发展时期,现已建成一大批跨海大桥、海底隧道、人工岛礁、海上平台等重大建设工程。随着国家“海洋强国”战略、“一带一路”倡议以及南海岛礁开发与建设的推进,海域工程建设将更加频繁。同时,由于我国近海... 详细信息

当前我国海洋工程正处于蓬勃发展时期,现已建成一大批跨海大桥、海底隧道、人工岛礁、海上平台等重大建设工程。随着国家“海洋强国”战略、“一带一路”倡议以及南海岛礁开发与建设的推进,海域工程建设将更加频繁。同时,由于我国近海海域地震活动强度大、频度高,历史上曾发生过多次6.0级以上强震,因此海域工程地震动及其灾害风险等问题日益突出,已成为近年来科学界和工程界广泛关注的热点问题。在当前实际海域工程场地地震反应分析中,沿用和陆域工程一致的一维频域等效线性化方法,忽略上覆海水自重应力影响以及水土耦合作用,而与实际海域饱和二维复杂介质体系不符,针对海域软土对海域地震动影响研究不足等方面暴露出的若干科学问题,本文利用大型有限差分软件FLAC 3D进行二次开发,建立上覆海水—饱和海床—基底复杂系统的计算模型,围绕陆域海域场地地震动峰值和频谱特性差异、上覆海水自重对海域场地地震动峰值和频谱特性影响以及海域软土层对海床表面地震动峰值和频谱特性的影响开展较系统的理论研究和数值分析。主要工作和研究成果如下:1.在P波、SV波两类不同地震波的输入下,陆域场地与海域场地地表（海床表）峰值加速度、加速度反应谱均存在一定的差异。对于不同形式的地震动输入,计算得到的峰值放大系数和加速度反应谱差异较明显。2.以SV波作为基底输入,海域场地海床表面峰值加速度小于陆域场地峰值加速度,海域场地的加速度反应谱值在短周期高频段低于陆域场地的加速度反应谱值,在长周期低频段则结论相反。对于以P波作为基底输入,海域场地海床表面峰值加速度大于陆域场地峰值加速度,海域场地的加速度反应谱值在短周期高频段大于陆域场地的加速度反应谱值。上覆海水深度对SV波输入下地震动场地反应结果的影响可以忽略,而当P波作为基底输入时海床表面地震动峰值则随着海水厚度增加逐渐减少。3.无论是海域场地还是陆域场地,由于表层软土的存在,均会造成场地地震动峰值放大系数的显著增大,从加速度反应谱的结果上看,软土层对地震动短周期范围内的影响较大,特别是当SV波作为基底输入时,地震动放大效应则更为明显,海域场地淤泥软土层对地震动的放大效应显著强于陆域软土层,并且海域淤泥软土场地的加速度反应谱高于陆域软土场地的加速度反应谱。4.通过等效线性化软件LSSRLI-1与FLAC 3D建立模型计算对比海域场地以及海域软土场峰值加速度以及加速度反应谱的差异,得出在输入地震动强度较小时,计算结果差别不大;在输入地震动强度较大时,FLAC 3D动力分析结果消除了等效线性化LSSRLI-1在地震反应分析高频段的低估问题。本文可为海域地震动场地效应研究提供了一种新的思路和途径,有助于促进海洋土动力学和海域工程地震领域的推进和发展,对于我国近海及海域建设工程的抗震设防和安全设计具有一定的参考价值和工程意义。

关键词：海域饱和场地上覆海水软土地震反应分析地震动参数

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