地裂缝场地地脉动特性及动力响应规律研究——以西安F5-F9地裂缝为例

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地裂缝灾害是一种危害严重的地质灾害,普遍存在于世界很多国家,已成为世界范围内的主要缓变型地质灾害之一。至今,有关地裂缝分布特征、活动特征、成因机理和防治措施等方面的研究已经取得很多成果,但有关地裂缝场地动力效应的研究成果很少,特别是区域性群发地裂缝的场地动力效应问题的研究基本还是空白。而西安地区是我国地裂缝密集发育同时又具有较高地震危险性的典型区域,因此研究区域性群发地裂缝的场地动力效应对西安及其类似地区建(构)筑物的抗震设防和防灾减灾而言具有非常重要的理论和现实意义。  本文以西安地区F5-F9地裂缝为主要研究对象,通过野外调查和原位地脉动测试等手段,研究区域性群发地裂缝的场地动力效应。揭示地裂缝群对场地动力响应“峰值”及其对应“卓越频率”的影响规律;在此基础上,揭示地裂缝群对场地的动力响应的放大效应特征及其影响范围,并提出工程抗震设防水平和避让距离等的建议。通过研究发现:⑴西安地区二级台地、三级台地和四级台地上地裂缝场地卓越周期基本一致,测试得到的均值分别为0.38s、0.38s、0.37s,其对应卓越频率均值分别为2.64Hz、2.64Hz、2.69Hz。同时,同一地裂缝场地卓越周期沿垂直地裂缝走向基本一致,无明显变化规律。⑵西安地区地裂缝场地地脉动幅值整体表现为上盘大于下盘。同时,沿垂直地裂缝走向,上、下盘地脉动幅值均随距地裂缝距离的增大而减小,但上盘的衰减速度较下盘缓慢。相同台地不同地裂缝场地地脉动幅值相近,而不同台地相同地裂缝场地地脉动幅值差异较大,为四级台地最大,三级台地次之,二级台地最小,表明地脉动幅值与场地土层结构特别是松软覆盖层厚度有密切关系,覆盖层厚度越大,地脉动幅值越大。⑶在地裂缝附近区域,地裂缝场地地脉动幅值具有放大效应,放大因子整体表现为上盘大于下盘。同时,沿垂直地裂缝走向,放大因子随距离增大而减小。相同台地不同地裂缝场地放大因子相近,而不同台地相同地裂缝场地放大因子差异较大,为二级台地最大,三级台地次之,四级台地最小,表明场地土层结构越松软,覆盖层厚度越大,放大效应越不明显。⑷综合考虑地裂缝场地地脉动幅值及放大因子在垂直地裂缝走向方向随距离的变化特征,可以发现,地裂缝对场地动力响应的影响范围上盘略大于下盘。从工程避让或提高抗震设防水平的角度,上盘影响范围可取为40m,下盘可取为35m。
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