本文提出一种数值分析两种类型的代表网站的资料在地震荷载下的银川平原。基于钻孔分析土壤资料,调查执行多年来,用于探索地震响应的网站在这一领域。总共十一层状土壤模型被用在这项研究中,可以分为两类:一个层间的土壤模型和多个夹层之间的模型。一维等效线性化方法应用于评估不同的土壤模型下的地震响应四个超过概率的峰值地面加速度(<我t一个lic> PGA我t一个lic>)、地面峰值速度(<我t一个lic> 震动我t一个lic>),峰值地面位移(<我t一个lic> PGD我t一个lic>)和加速度谱(<我t一个lic> 年代我t一个lic>a)。结果表明,明显的放大效应<我t一个lic> PGA我t一个lic>地震发生在罕见,极为罕见,放大比率1.4∼1.7当单一粉质粘土层位于地面模型。在这个场景中,谱加速度放大在一段约1.0秒。多层土的情况下,放大效应往往会减少,而与越来越多的土壤特征时间增加层和地面加速度是deamplified高运动强度下土壤层次的数量≥5。这项研究中,在某种程度上,这个地区地震microzonation有现实的参考价值。
银川冲积平原位于黄河流域的中间部分。在平原第四纪沉积物的厚度可达几千米。层间的地层结构被广泛开发100米以内在不久的表面,主要是层间的粉质粘土和细砂。另一方面,在这个平原地区活动断裂了,和强大的地震发生在历史上,如1709年Pingluo<我t一个lic> 米我t一个lic>8地震。最近,政策支持宁夏建设试验区为黄河流域的生态保护和高质量的发展,大量的基础设施、工业园区等项目都建立在银川平原。最重要的步骤之一是因此这个地区的地震风险评估和估计地面运动的振幅,以减少地震灾害。因此,研究地震影响层间的土层在银川冲积平原可以为工程抗震设计提供参考价值和防灾的银川平原。
1928年,薄熙来et al。
土壤是一种强非线性材料,地面运动是越大,非线性越强。等效线性化方法的一个主要方法来估计一个网站地震作用下的非线性特征。基本思想是将土壤作为一种粘弹性材料;整体动力学有大约相同的效果,用一个等效剪切模量和等效阻尼系数在不同应变振幅;剪切模和阻尼比率所取代,非线性问题成为一个线性问题,通常通过分析波动在频域或时域迭代完成时。从本质上讲,等效线性化方法仍然是一个线性的方法,模拟了非线性本构的历史土壤,只有“等效线性”机制。然而,等效线性化方法仍是当前主流的动态分析。这个方法有许多实验结果,它的形式比较直观和简单,它积累了工程经验(
模型和土壤力学参数。
| 模型 | 土的名字 | 层深度(米) | 土壤厚度(m) |
|
|
土壤类型数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模型1 - 1 | 粉质粘土 | 10 | 10 | 265年 | 1.95 | 1 |
| 细沙 | 20. | 10 | 293年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 30. | 10 | 359年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 40 | 10 | 426年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 50 | 10 | 500年 | 1.92 | 6 | |
|
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| 模型1 - 2 | 细沙 | 10 | 10 | 226年 | 1.90 | 6 |
| 粉质粘土 | 20. | 10 | 337年 | 1.97 | 2 | |
| 细沙 | 30. | 10 | 369年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 40 | 10 | 433年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 50 | 10 | 500年 | 1.92 | 6 | |
|
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| 模型1 - 3 | 细沙 | 10 | 10 | 276年 | 1.90 | 6 |
| 细沙 | 20. | 10 | 287年 | 1.91 | 6 | |
| 粉质粘土 | 30. | 10 | 372年 | 2.00 | 3 | |
| 细沙 | 40 | 10 | 433年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 50 | 10 | 500年 | 1.92 | 6 | |
|
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| 模型1 - 4 | 细沙 | 10 | 10 | 236年 | 1.90 | 6 |
| 细沙 | 20. | 10 | 311年 | 1.87 | 6 | |
| 细沙 | 30. | 10 | 388年 | 1.92 | 6 | |
| 粉质粘土 | 40 | 10 | 441年 | 2.05 | 4 | |
| 细沙 | 50 | 10 | 500年 | 1.92 | 6 | |
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| 模型1 - 5 | 细沙 | 10 | 10 | 222年 | 1.90 | 6 |
| 细沙 | 20. | 10 | 307年 | 1.91 | 6 | |
| 细沙 | 30. | 10 | 389年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 40 | 10 | 453年 | 1.96 | 6 | |
| 粉质粘土 | 50 | 10 | 500年 | 2.1 | 5 | |
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| 模型2 - 1 | 细沙 | 7 | 7 | 207年 | 1.89 | 6 |
| 细沙 | 14 | 7 | 271年 | 1.90 | 6 | |
| 细沙 | 21 | 7 | 329年 | 1.91 | 6 | |
| 细沙 | 28 | 7 | 373年 | 1.92 | 6 | |
| 细沙 | 35 | 7 | 419年 | 1.93 | 6 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 463年 | 1.94 | 6 | |
| 粉质粘土 | 50 | 8 | 500年 | 2.1 | 5 | |
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| 模型2 - 2 | 细沙 | 7 | 7 | 200年 | 1.89 | 6 |
| 细沙 | 14 | 7 | 281年 | 1.90 | 6 | |
| 细沙 | 21 | 7 | 323年 | 1.91 | 6 | |
| 粉质粘土 | 28 | 8 | 399年 | 1.96 | 3 | |
| 细沙 | 35 | 7 | 408年 | 1.93 | 6 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 443年 | 1.94 | 6 | |
| 细沙 | 50 | 7 | 500年 | 1.96 | 6 | |
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| 模型2 - 3 | 细沙 | 7 | 7 | 218年 | 1.89 | 6 |
| 细沙 | 14 | 7 | 279年 | 1.90 | 6 | |
| 细沙 | 21 | 7 | 319年 | 1.91 | 6 | |
| 粉质粘土 | 28 | 7 | 388年 | 1.96 | 3 | |
| 细沙 | 35 | 7 | 412年 | 1.93 | 6 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 451年 | 1.94 | 6 | |
| 粉质粘土 | 50 | 8 | 500年 | 2.1 | 5 | |
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| 模型2 - 4 | 粉质粘土 | 7 | 7 | 269年 | 1.92 | 1 |
| 细沙 | 14 | 7 | 279年 | 1.90 | 6 | |
| 细沙 | 21 | 7 | 322年 | 1.91 | 6 | |
| 粉质粘土 | 28 | 7 | 393年 | 1.96 | 3 | |
| 细沙 | 35 | 7 | 410年 | 1.93 | 6 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 448年 | 1.94 | 6 | |
| 粉质粘土 | 50 | 8 | 500年 | 2.1 | 5 | |
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| 模型2 - 5 | 粉质粘土 | 7 | 7 | 269年 | 1.92 | 1 |
| 细沙 | 14 | 7 | 272年 | 1.90 | 6 | |
| 粉质粘土 | 21 | 7 | 372年 | 1.96 | 3 | |
| 细沙 | 28 | 7 | 390年 | 1.96 | 3 | |
| 粉质粘土 | 35 | 7 | 431年 | 2.0 | 4 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 448年 | 1.94 | 6 | |
| 细沙 | 50 | 8 | 500年 | 1.96 | 6 | |
|
|
||||||
| 模型2 - 6 | 粉质粘土 | 7 | 7 | 269年 | 1.92 | 1 |
| 细沙 | 14 | 7 | 272年 | 1.90 | 6 | |
| 粉质粘土 | 21 | 7 | 372年 | 1.96 | 3 | |
| 细沙 | 28 | 7 | 390年 | 1.96 | 3 | |
| 粉质粘土 | 35 | 7 | 431年 | 2.0 | 4 | |
| 细沙 | 42 | 7 | 448年 | 1.94 | 6 | |
| 粉质粘土 | 50 | 8 | 500年 | 2.10 | 5 | |
动态非线性参数不同的土壤类型。
| 土壤类型数 | 土的名字 | 参数 |
|
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.05 | 0.1 | 0.5 | 1 | 5 | 10 | 50 | One hundred. | |||
| 1 | 粉质粘土 |
|
0.9797 | 0.9603 | 0.8285 | 0.7073 | 0.3258 | 0.1946 | 0.0461 | 0.0236 |
|
|
0.0054 | 0.0095 | 0.0325 | 0.0510 | 0.1032 | 0.1199 | 0.1383 | 0.1411 | ||
|
|
||||||||||
| 2 | 粉质粘土 |
|
0.9903 | 0.9809 | 0.9112 | 0.8369 | 0.5065 | 0.3391 | 0.0931 | 0.0488 |
|
|
0.0060 | 0.0085 | 0.0188 | 0.0258 | 0.0459 | 0.0535 | 0.0630 | 0.0646 | ||
|
|
||||||||||
| 3 | 粉质粘土 |
|
0.9866 | 0.9736 | 0.8806 | 0.7867 | 0.4245 | 0.2694 | 0.0687 | 0.0356 |
|
|
0.0071 | 0.0111 | 0.0296 | 0.0431 | 0.0822 | 0.0960 | 0.1124 | 0.1150 | ||
|
|
||||||||||
| 4 | 粉质粘土 |
|
0.9845 | 0.9696 | 0.8643 | 0.7610 | 0.3891 | 0.2415 | 0.0599 | 0.0309 |
|
|
0.0075 | 0.0112 | 0.0267 | 0.0371 | 0.0640 | 0.0726 | 0.0823 | 0.0837 | ||
|
|
||||||||||
| 5 | 粉质粘土 |
|
0.9836 | 0.9678 | 0.8572 | 0.7501 | 0.3752 | 0.2309 | 0.0566 | 0.0291 |
|
|
0.0119 | 0.0176 | 0.0420 | 0.0582 | 0.0994 | 0.1122 | 0.1264 | 0.1285 | ||
|
|
||||||||||
| 6 | 细沙 |
|
0.9903 | 0.9809 | 0.9112 | 0.8369 | 0.5064 | 0.3391 | 0.0931 | 0.0488 |
|
|
0.0086 | 0.0118 | 0.0245 | 0.0327 | 0.0552 | 0.0634 | 0.0736 | 0.0753 | ||
|
|
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| 7 | 床上的岩石 |
|
1.000 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 1.000 |
|
|
0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
在研究区,大量的钻孔的调查已经进行了不同的目的;因此,土壤从文献收集的概要文件和报告。基于可用的土壤资料,可以组织这些资料分为两类:一个层间的土壤模型和多个夹层之间的模型。考虑不同位置和数量的粉质粘土层、十一层状土壤模型被用在这项研究中,如图
土壤模型的示意图。
由于缺乏强烈地震数据在这个领域,这个计算中使用的合成方法。本项目采用概率地震危险性分析方法国家标准规定的“工程地震安全性评价涉及的网站”(GB 17741 - 2005)。具体步骤如下:
区域和近场区域地震活动的基础上,区域和近场区域地震构造的背景、地震带和各地震带的地震趋势估计在接下来的几百年里,每个地震带的潜在来源地区划定。
地震带的地震活动性参数和确定潜在来源地区。
每个站点的地震危险性分析是进行一个接一个使用选定的地震动衰减关系和地震灾害的概率分析方法。
在基岩加速度反应谱与不同风险水平评价的网站。
每个在基岩加速度反应谱的基础上,对应的地面运动输入是根据规定的方法合成“工程地震安全性评价涉及的网站”(GB 17741 - 2005)。具体步骤如下:
目标反应谱转换为相应的功率谱
在哪里<我nline-formula>
稳定与零均值高斯过程值生成的三角级数叠加方法:
在哪里<我nline-formula>
历史的固定时间是乘非平稳的强度包络线得到的非平稳加速时间历史:
非平稳的包络函数是下面的形式:
八十五年目标反应谱的控制点选择0.04∼6秒内,确保目标反应谱拟合的精度在合成地震动。在合成的过程中,时间的历史合成加速度精确地满足目标的峰值加速度和接近目标加速度反应谱的逐步逼近目标光谱。
最大化的反映实际结构遭受地震作用,特定场地地面运动是必要的。摘要人工所产生的地面运动逐渐接近目标设计谱。四个地面运动振幅的生成是基于不同重现期的区域,如图
在不同的地面运动的概率。
五个典型的配置文件与一个单一的粉质粘土层在不同的深度,如图
地面运动的放大比率四个地震输入下的五个单夹层之间的模型。
地面运动放大比率四个地震输入下的五个单夹层之间的模型。
| 基岩输入 | 模型1 - 1 | 模型1 - 2 | 模型1 - 3 | 模型1 - 4 | 模型1 - 5 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PGA(加) | 1 (60) | 1.35 (81.00) | 1.25 (75.00) | 1.42 (85.20) | 1.37 (82.40) | 1.37 (82.40) |
| 1 (202) | 1.32 (266.6) | 1.26 (254.6) | 1.30 (262.4) | 1.27 (256.8) | 1.29 (261.3) | |
| 1 (395) | 1.69 (699.4) | 1.31 (516.8) | 1.39 (547.4) | 1.39 (548.4) | 1.66 (654.0) | |
| 1 (680) | 1.47 (998.0) | 1.03 (698.2) | 1.16 (786.0) | 1.13 (770.4) | 1.42 (963.8) | |
|
|
||||||
| 震动厘米/秒) | 1 (4) | 1.18 (4.70) | 1.05 (4.20) | 1.20 (4.80) | 1.20 (4.80) | 1.10 (4.40) |
| 1 (19) | 1.02 (19.4) | 1.01 (19.2) | 1.06 (20.2) | 1.02 (19.4) | 1.04 (19.7) | |
| 1 (35) | 1.69 (59.2) | 1.58 (55.4) | 1.54 (53.8) | 1.58 (55.2) | 1.55 (54.1) | |
| 1 (65) | 1.94 (126.0) | 1.90 (123.4) | 1.86 (121.0) | 2.00 (130.1) | 1.98 (128.7) | |
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|
||||||
| PGD (cm) | 1 (2) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) |
| 1 (5) | 1.24 (6.2) | 1.24 (6.2) | 1.28 (6.4) | 1.16 (5.8) | 1.22 (6.1) | |
| 1 (14) | 1.23 (17.2) | 1.27 (17.8) | 1.30 (18.2) | 1.29 (18.1) | 1.24 (17.3) | |
| 1 (24) | 1.50 (36.0) | 1.58 (36.0) | 1.49 (35.8) | 1.45 (34.9) | 1.48 (35.6) | |
图
为五个单独的层间的谱加速度模型四个地震输入。
考虑不同深度的粉质粘土层和相对位置对砂层,六个典型的概要文件,如图
地面运动的放大比率四个地震输入下的六个多个夹层之间的模型。
谱加速度为四个地震输入下的六个多个夹层之间的模型。
地面运动放大比率四个地震输入下的六个多个夹层之间的模型。
| 基岩输入 | 模型2 - 1 | 模型2 - 2 | 模型2 - 3 | 模型2 - 4 | 模型2 - 5 | 模型2 - 6 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PGA(加) | 1 (60) | 1.37 (82.40) | 1.34 (80.1) | 1.31 (78.6) | 1.32 (79.2) | 1.33 (79.8) | 1.39 (83.2) |
| 1 (202) | 1.29 (261.3) | 1.26 (254.6) | 1.25 (252.2) | 1.24 (250.5) | 1.23 (249.0) | 1.25 (252.0) | |
| 1 (395) | 1.66 (654.0) | 1.45 (573.5) | 1.35 (534.2) | 1.27 (501.7) | 1.18 (467.6) | 1.08 (427.4) | |
| 1 (680) | 1.42 (963.8) | 1.17 (798.3) | 1.01 (689.2) | 0.9 (612.0) | 0.77 (525.2) | 0.72 (489.0) | |
|
|
|||||||
| 震动厘米/秒) | 1 (4) | 1.10 (4.40) | 1.05 (4.20) | 1.10 (4.40) | 1.15 (4.6) | 1.05 (4.2) | 1.05 (4.2) |
| 1 (19) | 1.04 (19.7) | 1.01 (19.2) | 1.02 (19.4) | 1.05 (20.0) | 1.06 (20.2) | 1.07 (20.3) | |
| 1 (35) | 1.55 (54.1) | 1.58 (55.4) | 1.61 (56.4) | 1.49 (52.1) | 1.42 (49.6) | 1.40 (49.0) | |
| 1 (65) | 1.98 (128.7) | 1.9 (123.4) | 1.96 (127.4) | 1.83 (119.2) | 1.64 (106.3) | 1.75 (113.8) | |
|
|
|||||||
| PGD (cm) | 1 (2) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2) | 1.00 (2) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) | 1.00 (2.0) |
| 1 (5) | 1.22 (6.1) | 1.24 (6.2) | 1.28 (6.4) | 1.4 (7.0) | 1.42 (7.10) | 1.46 (7.30) | |
| 1 (14) | 1.24 (17.3) | 1.27 (17.8) | 1.32 (18.5) | 1.34 (18.3) | 1.38 (19.3) | 1.41 (19.8) | |
| 1 (24) | 1.48 (35.6) | 1.58 (36.0) | 1.63 (39.2) | 1.69 (37.1) | 1.71 (41.0) | 1.78 (42.8) | |
如图
主要的地面运动与土壤的厚度和土壤的剪切波速。夹层数量的增加将导致更强的地震波的反射和折射。因此,高频组件过滤掉,而丰富的长周期分量是保留。结果,自然振动周期的地震波有很大的不同,使峰值加速度的放大比率的地面似乎小于1.0。
图
分析不同土壤模型的地震响应,包括不同数量和位置的粉质粘土层。执行基于参数的分析,可以得出以下结论:
当粉质粘土土壤地面和底部,明显的放大效应,PGA高强度运动出现。此外,主要时间增加是由于地面粘土层的存在。重要工程设施应该避免与粉质粘土网站顶部的土层或治疗粉质粘土层。
随着土壤层次和运动强度增加,PGA的放大系数逐渐降低到小于1.0非常很少发生地震。衰减信号效果观察土层数量大于3在这项研究中,从而作为一个自然的阻尼器。然而,PGD显示了相反的趋势,由于大变形引起的软粘土层。
谱加速度影响较小的存在软弱土层的运动强度。运动强度和土壤的层数的增加,振幅高频率通常deamplified,响应谱的卓越周期变得更大。换句话说,在大地震的情况下,夹层土壤层数越大,越明显的长周期地震动放大效应。
本文使用的基本数据从测量数据在每个安全评价报告。
作者宣称没有利益冲突。
这项研究得到了国家重点研究和发展项目的中国,2017号yfc1500101;科学技术发展基金的甘肃地震机构,2021立方米;宁夏地震行政和科技创新的团队,没有。CX2019-1。