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【摘 要】本文为了得到软弱夹层土的深度与埋深对于地表的震动参数的作用，基于天津某工程的一场地为研究对象，通过软夹层的厚度与埋深对于软土地层的地震效应的影响进行了详尽的分析。其中采取了一系列的变量处理：将软弱夹层的厚度从2m增加到10m，分为5个剖面；软弱夹层的厚度从2m变化到62m，形成了16个剖面；然后选用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动，最后使用SHAKE9程序对不同的峰值加速水平、各个剖面以及输入地震波进行地震的反应测试。
【关键词】软弱夹层；输入地震动；软土场地；加速度放大系数
软弱夹层土对于地震地面的运动有着重要的影响作用。特别是在沿海地区与江河的下游地区存在着厚度较大的软弱土沉积层，而且由于形成的时间与类型不同，从而导致了不同的动力学特征。近年来许多的工程地震研究者在很多的方面进行了关于软弱土夹层的厚度与深度对于地表地震动的影响。本文就以某工程为例，通过实验构造不同的剖面，对比研究各因素对于结果的影响。
1 软弱土定义与特性
广义的软弱土指具有高压缩性的土质，一般包括淤泥、部分冲填土、淤泥质土、杂填土等，而由以上软弱土构成的地基就是软弱土地基。
软弱土所具有的特殊的工程力学性质是由于其自身的特殊物理性质决定的。软土特殊的物理及工程性质主要的体现在：天然孔隙比大、抗剪强度低、天然含水量高、压缩系数高、渗透系数小。如果这种土在受到较大的外在压力作用时就会产生巨大的不均匀的形变，而且具有较长的变形稳定时间。
2 场地条件与输入地震动的特性
选用天津某一覆盖层达到100m的场地进行分析，将3条地震波的峰值设定为0.35m/s2，0.70 m/s2，与0.98 m/s2，条件简称为T1,T2,T3;E1,E2,E3;N1,N2,N3。使用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动。
3 软弱夹层对场地地震放大效应的影晌
试验中选用软粘土作为软夹层土，剪切波速与重度分别为100m/s，19.3KN/m3，然后通过构造不同的剖面来研究地震的效应受到哪些因素的影响。
3.1软弱夹层土的埋深对场地地震效应的影响
试验中将2m厚的软夹层土依次场地的不同剖面深度，埋深由2m增加到62m，选取其中的16个剖面，并使用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动，总共形成了144种对比分析，其结果分别如下图1、2、3：其纵坐标与横坐标分别代表地表加速峰值Amax或者放大系数与埋深Drj。
由上图可以见：
3.1.1 在输入地震波震动与峰值固定的情况下，逐渐的增加软弱土层的埋深可以有效的减小放大系数与地表峰值加速度Amax。但是当埋深Drj增加到30m后，这时候再增加埋深已经不能明显的影响放大系数与地表峰值加速度Amax。
3.1.2 无论对于Taft、Elcentro或者Northridg作为地震记录的输入地震动，当软弱土层的埋深增加到大于30m时已经不能明显的影响放大系数与地表峰值加速度Amax。
3.1.3 当加速度水平与输入地震一定的情况下，存在一个临界的埋深，在埋深超过临界值时放大系数就小于1，相应的减震效果较为明显。有时的地表峰值的加速度甚至可以减少80%，但是这个临界深度并非一成不变的，而是会随着输入的地震动以及强度有关。
3.1.4 输入的地震动的强度越大，软弱夹层土对场地的加速度表现出的削弱作用也就越明显。
上图2为峰值0.35的Taft波时不同的埋深对于地表加速度的作用。其中仅仅以每八米为间隔，从2m一直增加到62m，从上述实验的结果可见：
（1）在埋深不断增加的情况下，地表加速度的谱线从单峰逐渐的向双峰过度。这一结果与前人的研究一致。
（2）反应谱的卓越周期有随着埋深的增加而加大的趋势，尤其是在埋深大于38米后：埋深38米时为0.4s与1.45s；当埋深到46m时为0.43s和1.45m；增加到62米时卓越周期为0.5s和1.45s。
（3）由图可见，当软夹层的埋深为2m时，对应的谱值为283.4cm/s2，随着埋深增加到最大值62米，谱值仅为120cm/s2。
如果二维的图谱还不够明显的话，可以用实验数据生成关于埋深、地表加速度放大系数以及加速度峰值的三维立体图。也可以得到类似的结论，只是可以更为明显的看出各因素之间的关联。
3.2 软夹层的厚度对场地地震效应的影响
上面的所有讨论是基于相同厚度的软弱夹层土而进行的研究，下面以软夹层的厚度对场地地震效应进行探讨。试验中取地下9米与22米处计算软弱土夹层厚度对于地表峰值加速度的影响，而且这两个深度的夹层厚度从2米过度到10米，构成了5个新的剖面进行研究。本实验使用的输入地震动为Taft，共计做了60种不同条件下的地震效应分析，实验的结果如下图5，其中纵坐标与横坐标分别代表地表加速峰值Amax或者放大系数与软弱夹层土厚度Hrj。
由上图可见，不同的软弱土夹层埋深对于地地表峰值加速度及放大系数有着明显的不同作用。当埋深较浅时，如果以一定的峰值加速水平与输入地震动进行试验，那么地表峰值加速度及放大系数都会同步的减小；当软夹层所处的位置较深时，如果地震动不同，则地表峰值加速度及放大系数的变化趋势有较大的区别。具体来说就是当输入峰值水平在0.35时，对于不同的地震波，地表峰值加速度及放大系数都会随着软弱夹层土的厚度的增加而出现减小的趋势；当输入的峰值较高时则没有这一规律性的结果。
4.减小地震效应的工程选址原则
有上述的论述可见，软弱地基对于减弱地震的危害具有一定的减弱作用，但是也存在着不均匀变形的危险，于是结合我国建筑的施工选址经验，特总结出以下的场地的选址原则：
（1）选择土质坚实的坚硬场地。因为松软的土地很容易在地震的作用下发生地基失效，例如河道、山坡、山谷河边等软土地址环境。
（2）对于某些特殊的原因而不得不在较差的场地施工时，要采取抗震的处理，即使已经落成的项目也要进行后期的加固。
（3）由于较弱的地基具有不均匀的形变，在使用中要注意保持地基的整体性，防止发生永久性的或者动态的不均匀形变。
总之，选址必须处于地震发生率小、地震反应较小的地段。
5.结论
以上的论述中主要通过构造不同的变量，通过多种条件下结果的比对来研究各因素对于地表加速度峰值和放大系数的影响。其结论可以简单的概括为：特定的条件下随着软弱夹层土埋深增加，放大系数λ与地表加速峰值都明显的减小，但是当埋深增加到一定值后，地表的加速放大值在1.0之下，且软弱夹层土的厚度也会影响加速峰值。
参考文献：
[1] 朱宝龙，杨明，胡厚田，等．类土质边坡锚固特性的试验研究[J]．岩土力学，2004，25(12)： 1923-1927.
[2] 张金清，粱青，陈超．软弱夹层土面波频散曲线特征[J ]．工程地球物理学报，2005，2(3)：208—21.
[3] 刘宏力，石豫川 ，刘汉超．软弱层带抗剪强度经验公式[ J ]．水土保持研究，2005，12(6)：39—41.
[4] 胡卸文．无泥型软弱层带的强度参数[J]．山地学报，2005，18(1)：52—56.
[5] 廖雄华，周健，徐建平，等．黏性土室内平面应变试验的颗粒流模拟[J ]．水利学报，2002，(12)：11—17.
[6] 符文熹，聂德新，尚岳全．软弱夹层工程地质性质的室内仿真研究[J]．浙江大学学报(工学版)，2003，37(1)：l一4.
【关键词】软弱夹层；输入地震动；软土场地；加速度放大系数
软弱夹层土对于地震地面的运动有着重要的影响作用。特别是在沿海地区与江河的下游地区存在着厚度较大的软弱土沉积层，而且由于形成的时间与类型不同，从而导致了不同的动力学特征。近年来许多的工程地震研究者在很多的方面进行了关于软弱土夹层的厚度与深度对于地表地震动的影响。本文就以某工程为例，通过实验构造不同的剖面，对比研究各因素对于结果的影响。
1 软弱土定义与特性
广义的软弱土指具有高压缩性的土质，一般包括淤泥、部分冲填土、淤泥质土、杂填土等，而由以上软弱土构成的地基就是软弱土地基。
软弱土所具有的特殊的工程力学性质是由于其自身的特殊物理性质决定的。软土特殊的物理及工程性质主要的体现在：天然孔隙比大、抗剪强度低、天然含水量高、压缩系数高、渗透系数小。如果这种土在受到较大的外在压力作用时就会产生巨大的不均匀的形变，而且具有较长的变形稳定时间。
2 场地条件与输入地震动的特性
选用天津某一覆盖层达到100m的场地进行分析，将3条地震波的峰值设定为0.35m/s2，0.70 m/s2，与0.98 m/s2，条件简称为T1,T2,T3;E1,E2,E3;N1,N2,N3。使用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动。
3 软弱夹层对场地地震放大效应的影晌
试验中选用软粘土作为软夹层土，剪切波速与重度分别为100m/s，19.3KN/m3，然后通过构造不同的剖面来研究地震的效应受到哪些因素的影响。
3.1软弱夹层土的埋深对场地地震效应的影响
试验中将2m厚的软夹层土依次场地的不同剖面深度，埋深由2m增加到62m，选取其中的16个剖面，并使用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动，总共形成了144种对比分析，其结果分别如下图1、2、3：其纵坐标与横坐标分别代表地表加速峰值Amax或者放大系数与埋深Drj。
由上图可以见：
3.1.1 在输入地震波震动与峰值固定的情况下，逐渐的增加软弱土层的埋深可以有效的减小放大系数与地表峰值加速度Amax。但是当埋深Drj增加到30m后，这时候再增加埋深已经不能明显的影响放大系数与地表峰值加速度Amax。
3.1.2 无论对于Taft、Elcentro或者Northridg作为地震记录的输入地震动，当软弱土层的埋深增加到大于30m时已经不能明显的影响放大系数与地表峰值加速度Amax。
3.1.3 当加速度水平与输入地震一定的情况下，存在一个临界的埋深，在埋深超过临界值时放大系数就小于1，相应的减震效果较为明显。有时的地表峰值的加速度甚至可以减少80%，但是这个临界深度并非一成不变的，而是会随着输入的地震动以及强度有关。
3.1.4 输入的地震动的强度越大，软弱夹层土对场地的加速度表现出的削弱作用也就越明显。
上图2为峰值0.35的Taft波时不同的埋深对于地表加速度的作用。其中仅仅以每八米为间隔，从2m一直增加到62m，从上述实验的结果可见：
（1）在埋深不断增加的情况下，地表加速度的谱线从单峰逐渐的向双峰过度。这一结果与前人的研究一致。
（2）反应谱的卓越周期有随着埋深的增加而加大的趋势，尤其是在埋深大于38米后：埋深38米时为0.4s与1.45s；当埋深到46m时为0.43s和1.45m；增加到62米时卓越周期为0.5s和1.45s。
（3）由图可见，当软夹层的埋深为2m时，对应的谱值为283.4cm/s2，随着埋深增加到最大值62米，谱值仅为120cm/s2。
如果二维的图谱还不够明显的话，可以用实验数据生成关于埋深、地表加速度放大系数以及加速度峰值的三维立体图。也可以得到类似的结论，只是可以更为明显的看出各因素之间的关联。
3.2 软夹层的厚度对场地地震效应的影响
上面的所有讨论是基于相同厚度的软弱夹层土而进行的研究，下面以软夹层的厚度对场地地震效应进行探讨。试验中取地下9米与22米处计算软弱土夹层厚度对于地表峰值加速度的影响，而且这两个深度的夹层厚度从2米过度到10米，构成了5个新的剖面进行研究。本实验使用的输入地震动为Taft，共计做了60种不同条件下的地震效应分析，实验的结果如下图5，其中纵坐标与横坐标分别代表地表加速峰值Amax或者放大系数与软弱夹层土厚度Hrj。
由上图可见，不同的软弱土夹层埋深对于地地表峰值加速度及放大系数有着明显的不同作用。当埋深较浅时，如果以一定的峰值加速水平与输入地震动进行试验，那么地表峰值加速度及放大系数都会同步的减小；当软夹层所处的位置较深时，如果地震动不同，则地表峰值加速度及放大系数的变化趋势有较大的区别。具体来说就是当输入峰值水平在0.35时，对于不同的地震波，地表峰值加速度及放大系数都会随着软弱夹层土的厚度的增加而出现减小的趋势；当输入的峰值较高时则没有这一规律性的结果。
4.减小地震效应的工程选址原则
有上述的论述可见，软弱地基对于减弱地震的危害具有一定的减弱作用，但是也存在着不均匀变形的危险，于是结合我国建筑的施工选址经验，特总结出以下的场地的选址原则：
（1）选择土质坚实的坚硬场地。因为松软的土地很容易在地震的作用下发生地基失效，例如河道、山坡、山谷河边等软土地址环境。
（2）对于某些特殊的原因而不得不在较差的场地施工时，要采取抗震的处理，即使已经落成的项目也要进行后期的加固。
（3）由于较弱的地基具有不均匀的形变，在使用中要注意保持地基的整体性，防止发生永久性的或者动态的不均匀形变。
总之，选址必须处于地震发生率小、地震反应较小的地段。
5.结论
以上的论述中主要通过构造不同的变量，通过多种条件下结果的比对来研究各因素对于地表加速度峰值和放大系数的影响。其结论可以简单的概括为：特定的条件下随着软弱夹层土埋深增加，放大系数λ与地表加速峰值都明显的减小，但是当埋深增加到一定值后，地表的加速放大值在1.0之下，且软弱夹层土的厚度也会影响加速峰值。
参考文献：
[1] 朱宝龙，杨明，胡厚田，等．类土质边坡锚固特性的试验研究[J]．岩土力学，2004，25(12)： 1923-1927.
[2] 张金清，粱青，陈超．软弱夹层土面波频散曲线特征[J ]．工程地球物理学报，2005，2(3)：208—21.
[3] 刘宏力，石豫川 ，刘汉超．软弱层带抗剪强度经验公式[ J ]．水土保持研究，2005，12(6)：39—41.
[4] 胡卸文．无泥型软弱层带的强度参数[J]．山地学报，2005，18(1)：52—56.
[5] 廖雄华，周健，徐建平，等．黏性土室内平面应变试验的颗粒流模拟[J ]．水利学报，2002，(12)：11—17.
[6] 符文熹，聂德新，尚岳全．软弱夹层工程地质性质的室内仿真研究[J]．浙江大学学报(工学版)，2003，37(1)：l一4.