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场地pga放大系数与场地特征参数相关性及地震动快速评估方法研究

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地震工程与工程振动 2017年第1期37卷 108-114页

作者：吴晓阳陈龙伟袁晓铭王维铭中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 黑龙江工程学院土木与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150050

场地地震动pga放大系数是重大工程地震预警、烈度速报技术及结构抗震设计地震动输入的基础。搜集整理日本Kik-net台网239个Ⅱ场地台站的地震记录,以场地覆盖层厚度D、场地特征周期T、场地v_(s30)以及场地等效剪切波速v_(se)为场地特征参... 详细信息

场地地震动pga放大系数是重大工程地震预警、烈度速报技术及结构抗震设计地震动输入的基础。搜集整理日本Kik-net台网239个Ⅱ场地台站的地震记录,以场地覆盖层厚度D、场地特征周期T、场地v_(s30)以及场地等效剪切波速v_(se)为场地特征参数,以井下记录pga为地震动强度指标,研究场地pga放大系数F_(pga)与场地特征参数之间的相关性;以地表pga值40 Gal作为预警阈值,采用回归决策树CART方法建立了地震预警的特征参数组合标准。分析结果表明:场地F_(pga)与场地覆盖层厚度D及场地特征周期T负相关,与场地vs30正相关,与vse相关性可忽略;F_(pga)与场地特征参数的相关性随着场地地震动强度增大而增大;通过搜集的地震数据对基于CART分类方法建立的场地地震动预警参数指标进行回判检验,检验的总体成功率达到90.09%,其中不预警的成功率为93.64%,预警成功率82.68%。虽然地震动快速评估方法总体成功率达到90%以上,但仍存在5.61%偏于危险的"漏判",所以本文方法仍需要进一步的改进和完善。

关键词： pga放大系数 Kik-net 地震动预警特征参数回归决策树CART

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场地校正的地表pga放大系数概率模型研究

场地校正的地表PGA放大系数概率模型研究

作者：唐川中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

地表峰值加速度(pga)是抗震设计规范中一个重要指标参数,其在地震预警与地震烈度速报技术中扮演着重要角色,同时也是工程结构抗震设计中地震作用大小的直观表征参数。实际震害调查显示,地震波在传播过程中会受到场地近地表土层介质的影... 详细信息

地表峰值加速度(pga)是抗震设计规范中一个重要指标参数,其在地震预警与地震烈度速报技术中扮演着重要角色,同时也是工程结构抗震设计中地震作用大小的直观表征参数。实际震害调查显示,地震波在传播过程中会受到场地近地表土层介质的影响,主要表现为对不同频率的地震波成分的放大和滤波作用,所以即使距离震源相近的区域,地表地震动也会存在一定的差异性,直接影响到地震灾害的分布。因此,场地条件校正的pga估计是工程抗震中确定地震作用必要环节。随着地震风险评估以及多概率水平等概念在工程上的实施,pga预测应含概率意义,然而目前国内外这方面的研究尚不多见。针对上述问题,本文以具有地表和井下记录的Ki K-net台网数据库为基础,选取典型的40个台站以及台站记录的数万条地震数据,系统研究了pga放大系数f 概率分布特征,建立了pga放大系数f 均值、标准差与井下记录pga以及与场地特征参数之间的相关性,提出f 的概率预测模型和场地条件校正的地表pga概率预测方法。本文的主要工作和取得的研究成果概括如下:(1)以日本Ki K-net强震数据库为基础,通过合理的数据筛选原则,选取40个强震台站,搜集整理台站记录的地表和井下强震数据。根据国内外抗震设计规范,场地类别划分标准所采用的参数指标,选用工程上容易获取且常用的场地特征表征参数,即V、V、V和覆盖层厚度D,探讨选取台站特征参数的分布规律特征。(2)定义pga放大系数f ,系统地研究台站f 的概率分布特征,指出f 在给定地震动强度输入情况下基本服从对数正态分布,可以采用对数正态分布函数模拟,研究发现f 概率分布参数(即均值和标准差)与pga呈对数线性相关,建立了f 概率分布参数与pga之间的关系式。(3)研究f 概率分布参数与pga之间关系式的拟合系数与场地特征参数之间的相关性,指出拟合系数与单一的场地特征参数的相关性较小,但与场地特征参数线性组合表现出一定的相关性,建立了拟合系数与场地特征参数组合的关系式,提出拟合系数的确定方法。(4)建立了场地pga放大系数概率计算模型,提出了地表pga概率预测方法,给出了多概率水平下地表pga的预测结果,通过实测数据检验提出的pga概率预测方法的可行性、可靠性和合理性。通过本文建立的地表pga概率预测方法,可为地震预警及烈度速报技术中,地表pga概率预测的场地校正技术提供一种可行的途径。

关键词： pga放大系数概率模型场地校正 KiK-net 概率水平

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场地校正的地表pga放大系数概率模型研究

工程力学 2020年第12期37卷 99-113页

作者：唐川陈龙伟中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

地表峰值加速度pga是抗震设计规范和地震预警系统中重要的参数指标,场地pga估计是工程抗震的必要基础。该文选取日本具有地表和井下记录KiK-net台网的40个台站,研究场地pga放大系数fpga的概率分布特征,指出fpga在给定地震动强度输入情... 详细信息

地表峰值加速度pga是抗震设计规范和地震预警系统中重要的参数指标,场地pga估计是工程抗震的必要基础。该文选取日本具有地表和井下记录KiK-net台网的40个台站,研究场地pga放大系数fpga的概率分布特征,指出fpga在给定地震动强度输入情况下基本服从对数正态分布,其概率分布参数(即均值和标准差)与场地土层特征相关;fpga的概率分布参数与单独的场地工程参数Vs30、Vs20以及场地覆盖层厚度D的相关性较小,但与这些特征参数的线性组合具有一定相关性;通过数据挖掘,建立fpga概率分布参数与Vs30、Vs20以及D线性组合之间的关联性;采用fpga概率模型,可以给出多概率水平下地表pga的预测,实测数据检验了提出的pga概率预测模型的可靠性。通过该文建立的地表pga概率预测方法,可为地震预警及烈度速报技术中,地表pga概率预测的场地校正技术提供一种可行的途径。

关键词： pga放大系数概率模型场地校正 KiK-net 概率水平

区划图中场地影响调整系数检验——以天津地区为例

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工程力学 2024年

作者：任叶飞张鹏赵宇史丙新温瑞智中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室地震灾害防治应急管理部重点实验室四川省地震局

我国第五代区划图给出的场地影响调整系数是否普适于全国所有地区目前尚未开展有效检验。本文以天津地区的III、IV类场地为例，通过收集的137个工程钻孔资料和土动力学参数数据，建立一维等效线性化地震反应计算模型，基于NGA-West2数... 详细信息

我国第五代区划图给出的场地影响调整系数是否普适于全国所有地区目前尚未开展有效检验。本文以天津地区的III、IV类场地为例，通过收集的137个工程钻孔资料和土动力学参数数据，建立一维等效线性化地震反应计算模型，基于NGA-West2数据库的144条基岩场地强震动记录，计算了这些场地的pga放大系数Ka和反应谱特征周期Tg，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。得到如下结论：Ka的中值随输入pga水平的增加而降低，与区划图的地震动峰值加速度调整系数Fa变化规律一致，体现了场地非线性反应的影响，并且在大震时该影响表现更为突出；Ka达到Fa值的累积概率在很多工况下都高于80%，表明五代区划图给出的pga场地影响调整系数具有较高的保证率，也说明了规范具有一定的安全冗余度；五代区划图Fa值与本文计算结果和已有研究都较为接近，并且基本上不小于本文计算的Kx+S值，表明区划图给出的场地峰值加速度调整系数针对天津地区III、IV类场地是合理适用的；III类场地Tg中位值高于区划图规定值，且与IV类场地计算值相近，表明区划图的场地影响调整系数须考虑我国场地条件的区域差异性。本文研究可为区划图在其他地区的检验和下一代区划图的完善提供重要启示。

关键词：地震区划图场地类别一维等效线性化场地地震反应 pga放大系数场地影响系数特征周期

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地震动放大系数与场地特征参数关联性研究

地震动放大系数与场地特征参数关联性研究

作者：李明睿中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

浅表覆盖土层对地震动幅值、频谱特性和强烈震动持续时间都有着重要的影响,主要表现为场地对地震动的放大作用。历次震害调查结果显示,局部场地条件对地震动特性及震害严重程度有着重要影响,即使是震中距相近的两个区域,因场地条件不同... 详细信息

浅表覆盖土层对地震动幅值、频谱特性和强烈震动持续时间都有着重要的影响,主要表现为场地对地震动的放大作用。历次震害调查结果显示,局部场地条件对地震动特性及震害严重程度有着重要影响,即使是震中距相近的两个区域,因场地条件不同导致的震害差别也往往很大。因此有效考虑场地条件对地震破坏的影响是抗震设计领域的重要研究课题。在地震工程领域中,场地pga放大系数能够反映场地土层对地震动强度的影响,在地震动衰减关系研究、重大工程项目的地震预警以及结构抗震设计等诸多领域发挥着重要作用。为了在防震减灾工作中尽可能体现出场地条件的影响,通过寻找合理的特征参数来更可靠地表征场地对地震动的放大作用成为一项重要的任务。场地基本周期、近地表平均剪切波速、剪切波速随深度的平均变化率以及层间阻抗比等是具有代表性的场地土层特征参数,也是评价场地条件的重要依据,探究这些参数与场地pga放大系数之间的一般变化规律,建立场地放大系数的最优模型,为工程结构抗震设计提供更加合理的设计理论。本文首先从KiK-net台网中筛选出158个符合一维成层场地模型的台站及对应的7978组地震动记录,给出所选台站的pga放大系数;其次详细介绍了本次研究所涉及的场地特征参数,给出其基本定义和计算方法;接下来根据所选场地特征参数与场地pga放大系数进行单参数模型分析;最后分别以场地基本周期和近地表平均剪切波速为基础,分别搭配其他场地特征参数来开展双参数模型分析。本文主要的研究工作及研究成果概括如下:(1)根据研究内容给出日本KiK-net台站场地和地震动记录的选取原则,对所选台站进行数据特征分析;对地震动记录进行处理,计算每组地震动的pga放大系数,剔除异常值后通过取平均值给出所选台站的pga放大系数。(2)介绍了本次研究所涉及的场地特征参数,给出这些场地特征参数的基本定义和计算方法;构建了可以反映整个场地波速结构不均匀性的广义阻抗比,同时考虑了土层厚度、深度以及顺序结构等因素,并建立相应的计算公式。(3)根据选定的计算方法对各场地特征参数的结果进行数据特征分析;通过相关性分析来把握场地pga放大系数与场地特征参数之间的一般变化规律,结果表明:仅采用Vs30对场地放大作用的表征能力很弱;本文构建的广义阻抗比在考虑50m深度范围的条件下与场地pga放大系数之间的关联性最高。(4)将场地基本周期和近地表平均剪切波速单参数模型的拟合残差与其他所选场地特征参数之间进行相关性分析;并以这两个参数为基础,分别搭配其他场地特征参数来开展双参数模型分析,结果表明:T0搭配广义阻抗比α5,50m和Vs30搭配现有阻抗比α3,30m的双参数模型与场地pga放大系数之间的关联性最高,且关联性较单参数模型有所提高。

关键词： pga放大系数场地基本周期平均剪切波速阻抗比相关性分析

基于大型振动台试验的堆积型边坡峰值加速度放大性智能预测方法研究

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铁道学报 2022年第6期44卷 116-122页

作者：王翔李宗昊王栋郭雪岩杨长卫裴向军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 西南交通大学土木工程学院四川成都100084 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

地震加速度峰值(pga)放大系数是研究地震作用的重要参数之一。设计并完成了150组能够考虑地震波类型、坡体形态影响的堆积型边坡大型振动台试验,系统分析堆积型边坡的加速度放大效应,优化改进传统的3层前馈型BP神经网络模型,提出随机型... 详细信息

地震加速度峰值(pga)放大系数是研究地震作用的重要参数之一。设计并完成了150组能够考虑地震波类型、坡体形态影响的堆积型边坡大型振动台试验,系统分析堆积型边坡的加速度放大效应,优化改进传统的3层前馈型BP神经网络模型,提出随机型重连BP神经网络模型。在此基础上,综合考虑边坡参数、地震波参数及土体参数等各项因素的影响,建立基于随机重连型BP神经网络的堆积型边坡峰值加速度放大性智能预测模型,并借助模型试验和鲁棒性分析对上述模型的计算精度进行验证和稳定性分析。结果表明,该模型计算精度达到目标要求,稳定性良好,弥补了传统单一函数计算方法的缺陷,可为高烈度山区铁路的隧道工程、桥梁工程及边坡工程抗震设计中地震烈度的确定提供直接参考,有助于推进岩土工程智能化的发展。

关键词：岩质边坡振动台模型试验 pga放大系数随机重连型BP神经网络

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灰岩崩塌体斜坡动力响应与损伤识别

中国铁道科学 2023年第6期44卷 13-24页

作者：王通刘先峰袁胜洋侯召旭闵琦张俊胡金山西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

灰岩崩塌体斜坡在天然状态下的稳定性较高,但剧烈地震作用会造成岩体裂缝扩展,导致斜坡发生破坏。通过大型振动台模型试验,研究强震条件下灰岩崩塌体斜坡的动力响应、破坏模式以及能量传递规律。结果表明:地震作用下灰岩崩塌体斜坡的破... 详细信息

灰岩崩塌体斜坡在天然状态下的稳定性较高,但剧烈地震作用会造成岩体裂缝扩展,导致斜坡发生破坏。通过大型振动台模型试验,研究强震条件下灰岩崩塌体斜坡的动力响应、破坏模式以及能量传递规律。结果表明:地震作用下灰岩崩塌体斜坡的破坏过程主要分为坡肩节理受拉开裂及顶部岩层剪切错动、垂直节理裂缝扩展及剪切位移增加、阶梯状贯通滑动面形成和岩体失稳滑塌4个阶段,破坏模式符合拉裂-剪切-滑移型破坏;斜坡的加速度响应表现出高程放大效应和趋表效应,0.55倍坡高以下时pga放大系数近似呈线性增长,而在0.55倍坡高以上时pga放大系数增长较为迅速;当输入地震波幅值小于0.4g时,pga放大系数随输入波幅值增加而增加,当幅值超过0.4g后,pga放大系数会有所降低;边际谱识别显示,边坡损伤在从坡肩位置开始,逐渐向下转移,且坡表损伤程度大于坡体内部;在进行损伤判识时,边际谱的灵敏度要优于pga放大系数。

关键词：崩塌体斜坡地震 pga放大系数边际谱振动台模型试验

抗滑桩加固滑坡上桥梁桩基础的动力响应试验研究

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中国铁道科学 2023年第2期44卷 73-82页

作者：雷达邓平李泓枢罗斌蒋关鲁邹祖银陈卓四川农业大学土木工程学院四川都江堰611830 村镇建设防灾减灾四川省高等学校工程研究中心四川都江堰611830 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

以成兰铁路某抗滑桩加固碎石土滑坡为工程背景,设计完成振动台缩尺模型试验,对抗滑桩加固滑坡上桥梁桩基础的动力响应进行研究。结果表明:前排抗滑桩宜靠近桥梁桩基础提供必要的水平抗力,后排抗滑桩发挥主要的抗震加固作用,桩身裂缝位... 详细信息

以成兰铁路某抗滑桩加固碎石土滑坡为工程背景,设计完成振动台缩尺模型试验,对抗滑桩加固滑坡上桥梁桩基础的动力响应进行研究。结果表明:前排抗滑桩宜靠近桥梁桩基础提供必要的水平抗力,后排抗滑桩发挥主要的抗震加固作用,桩身裂缝位于滑动面以下锚固段长度1/6~1/3处;随着正弦波振动强度增加,滑坡模型剪切变形峰值先增后减,最高可达7×10~(-5),且位于下滑段的剪切变形峰值有上移趋势,直至滑坡完全被破坏;在逐级加载过程中,滑坡pga放大系数服从层状分布并随振动加剧呈减小趋势,当滑坡体自振频段与振动波频率接近时出现共振耦合效应,pga放大系数显著增大,最大值和最小值之比可达158%;当加载正弦波加速度峰值相等而频率不同时,高频振动时土体摩擦耗能较小,pga放大系数较大。

关键词：滑坡桩基础抗滑桩振动台试验 pga放大系数剪切变形

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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

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