考虑不确定性的场地响应研究 ——以中国地震科学实验场西昌地区为例

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oldbuck
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场地地震响应为上部结构提供了地震动输入,给出了场地内部与地表的加速度、位移等参数,是岩土工程抗震中的主要研究内容之一。受数值方法和场地土层参数选择的影响,多因素制约时场地地震响应的计算结果有所不同。分析多种影响因素的影响程度,有助于深刻理解场地地震动的变化规律,为工程建设和科学研究提供数据支持。本文以中国地震科学实验场(CSES)为背景,在CSES西昌地区开展了剪切波速不确定性平行盲测实验并建立了相对误差概率模型。在考虑剪切波速不确定性的基础上,又选取了四种常用的土层反应分析方法对西昌场区土层内部和地表的地震响应规律进行了研究。本论文主要完成了以下工作:1.在CSES西昌场区开展了剪切波速(Vs)的平行盲测试验,对8个40米钻孔和5个100米钻孔各完成了11次的Vs的平行盲测,共获得了143条孔内剪切波速曲线;建立了Vs的统计模型,认为可用正态分布N(0,0.08~2)来描述西昌地区Vs测试成果相对测试均值的不确定性。2.利用DEEPSOIL、SHAKE2000、SOILQUAKE和SOILRESPONSE(简化演示版,简称S版)四种程序计算得到了沿深度分布峰值加速度,结果表明:(1)4种程序的计算结果有所差别,这种差别随着输入地震动的增加而增加。(2)当考虑剪切波速不确定性时,在较小地震动输入下,不确定性对场地内部地震动影响不明显,随着地震动输入的增加,SOILQUAKE计算结果变化明显大于其他三种,且DEEPSOIL和SOILQUAKE计算结果的离散性变化显著变大。3.考虑多种方法和Vs的不确定性时,结果表明PGA和变异系数均随着输入地震动的增大而增大。在输入地震动为aend050-63时,四种程序计算结果大致相同;当地震动输入增大,SHAKE2000计算得到的PGA以及其变异系数较其他三个软件小且变异系数也最小;DEEPSOIL计算得到的PGA大小与SHAKE2000相近但变异系数较大,且加速度反应谱波形较为合理;SOILRESPONSE(s)计算得到的PGA相较于DEEPSOIL和SHAKE2000更大,且变异系数也较小;SOILQUAKE计算得到的PGA和变异系数都是四种计算程序中最大的。4.采用动力放大系数计算方法给出了标定后的设计反应谱,对比了四种程序计算得到平台值βmax以及特征周期Tg的值和变异系数,结果表明特征周期Tg的大小及其变异系数和平台值βmax都大致随着地震动的增大而增大,浅钻孔的变化幅度较小而深钻孔的变化幅度较大。在浅钻孔中SOILRESPONSE(S)与SHAKE2000增大幅度较小,DEEPSOIL和SOILQUAKE增大幅度较大,受不确定影响较大;
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