评价地震站点放大使用1 d站点响应分析在英航Dinh广场区域,越南

文摘

本研究提出了一个案例研究在地面响应的分析的一个重要文化遗产在河内,越南。一维非线性和等效线性网站响应分析,通常应用于解决地震应力波传播的问题执行英航Dinh正方形区域。测量现场剪切波速度剖面和相应的岩土工程现场调查和实验室测试数据利用开发网站特定场地地面响应分析模型。一套地震记录与越南兼容设计代码TCVN 9386: 2012年岩石设计谱作为输入地面运动的基石。几个问题与特定场地地面响应评价分析非线性和等效线性过程,包括剪切应变,动员了剪切强度和峰值地面加速度随深度。结果表明,在任何土壤最大剪切应变层是研究地区的不到0.2%。衰减信号部分土壤剖面中观察到层的界面剪切波速的逆转。最大峰值地面加速度(PGA)表面等效线性分析约为0.2 g和0.16 g进行非线性分析。附近地面运动是放大自然周期0.72 s。土壤因素计算在这个研究是非线性和等效线性分析1.95和2.07,分别。 These values are much different from the current value of 1.15 for site class C in TCVN 9386: 2012. A comparison of calculated response spectra and amplification factors with the local standard code of practice revealed significant discrepancies. It is demonstrated that the TCVN 9386: 2012 soil design spectrum is unable to capture the calculated site amplification in the study area.

1。介绍

地震灾害评估需要地震活跃地区和发挥了重要作用,城市基础设施的可持续发展。地面响应分析通常用于这个目的(1]。

越南位于东南亚的中心,是强烈影响相对运动之间的地中海和喜马拉雅带(2]。河内是越南的首都,位于两个主要缺点,红河断裂和伞形花耳草河断层。这些断裂属于红河来自西藏和剪切带跑1000多公里,北部湾海岸(位于越南北部和南部中国)。红河谷断层的边界也被认为是作为印度支那板块和华南板块。最近,河内盆地的地球动力学的研究表明,红河谷断层重新激活(3- - - - - -5]。此外,河内也受到附近活动断裂等赖Chau-Dien好(LC-DB),马河,儿子拉,瞧,和伞形花耳草河故障如图1(6,7]。

从114年到2003年,共有1645个地震,通过测量或研究历史档案,记录在越南当地的大小( )3或更高版本(8]。典型的地震发生在越南北部附近河内Dienbien地震(1935年= 6.75,马河断层)和Tuangiao地震(1983年= 6.75,儿子拉错)9]。最近,地震活动被记录在相邻省份的首都河内。这些包括二亚乙基三胺好2001年,河江2005年,2005年全国Binh,阿花阿萍在2010年5.3,4.7,3.1和4.0,分别。他们造成的振动和破坏建筑物在河内。此外,在过去,三个地震记录在河内1276年,1278年和1285年-6.0 = 5.5 (7]。

研究Nhung和莳10]介绍了河内的地质学主要是网站类D, E, F根据EC-8 [11]。沙土和黏土表面主要是在全新世沉积物或更新世。全新世沉积在底部10-45米的深度。更新世沉积在底部的深度45 m(河内)北部的110(河内)南部的5]。地震和地质条件,它显示一个高放大可以发生在河内。研究需要的站点进行(即地震风险分析),特别是在重要的地点如英航Dinh正方形区域包括总统的地方和一个支柱的宝塔。

一维(1 d)地面响应分析通常执行评估特定场地的地震灾害区域(12- - - - - -15]。Shylamoni et al。12)评估地面反应核电站柏崎刈羽核电站现场(日本)。马哈茂德et al。13]网站实现等价的线性和非线性反应分析,普什图语文化博物馆白沙瓦,巴基斯坦。Satyam和Towhata14)评估地面响应和液化的维杰亚瓦达市(印度)。Aaqib et al。15]Aaqib et al。16]调查网站在韩国的强度校正效果。最近,几项研究已经检查了河内地区的地震灾害评估地面(2,7,17,18]。Alexandr和太极2)和Nhung et al。17]访问液化的可能性。温家宝et al。(18)和阮et al。7)报道,河内地区的网站可能会经历高放大和网站站点响应分析建议。这是因为Eurocode-8 (EC-8) [11]目前越南的基础设计规范,TCVN 9386: 2012 (19]。土壤因素和设计频谱使用EC-8可能不适合越南的地质条件。此外,一系列的地面运动特征频率等内容和大小在先前的研究尚未进行。

本研究执行一个特定场域分析,旨在开发一个设计谱英航Dinh广场地区最重要的历史、文化和越南政府大楼。一个代表性的土壤剖面与综合利用现场和实验室调查。一套地面运动输入兼容网站类的设计谱TCVN 9386: 2012。区域的放大和剪切应变特性进行了研究。差异与当地标准设计实践进行了讨论。

2。英航Dinh正方形区域的重要性

位于河内的心脏,英航Dinh广场是最大的广场在英航Dinh区,越南,550米(长度)和300米尺寸(宽度)。广场是历史的胡志明陵墓建于目的地。胡志明是越南民主共和国的创始人。这个广场位于许多重要的建筑,包括总统的宫殿,外交部,规划和投资,国民议会大厦。文化历史建筑如支柱宝塔,帝国城堡Thang长(联合国教科文组织世界文化遗产),和胡志明博物馆附近设置。英航Dinh正方形区域的位置如图2。应该说,一个支柱在河内塔是一个历史性的佛教寺庙。与香水庙,它被认为是越南最标志性的两个寺庙之一。Thang长城堡是一个复杂的历史建筑和帝国在2010年联合国教科文组织的世界文化遗产。它也被称为河内城堡。

地面在英航Dinh区主要是网站类E根据EC-8 [10]。英航Dinh区土层通常包括四层(20.]。第一层是河流、湖泊和沼泽沉积物。这一层的厚度可以达到10米附近的河流或湖泊,0 - 0.5在其他位置。这是紧随其后的是白色的硬粘土,混杂了粘土、砾石、粗砂岩和砂岩。这些层的厚度为10 - 35米,10 - 20 m,分别和5 - 30米。此外,这个广场非常接近红河断裂和只有2.3公里。红河已被证明有可能引起地震= 7 - 8 [21]。因此,重要的是要澄清这个地区地面反应的重要性。

3所示。土壤剖面

进行现场调查来反映土壤剖面特征。钻孔的位置如图2 (b)。无聊的日志显示,基岩的深度约为35米。网站包括填充、砂土、粘土质砂,砂。横波速度剖面和土壤属性呈现在图3和表1,分别。该网站自然周期( )是0.72秒;时均剪切波速30米深度( )181 m / s,视为站点C类根据EC-8 TCVN 9386: 2012。应该注意的是,英航的网站类Dinh广场是不同于典型的网站类英航Dinh区。地上地下水位有显著影响的反应,因此在本研究考虑。地下水位位于地面以下9米的深度。

4所示。输入地面运动

由于缺乏运动记录英航Dinh正方形区域,共有15个输入动作从12日地震事件研究中使用的阮et al。7本研究采用。值得注意的是,两个加速时间历史组件(例如南北和东西)的地震事件5日8日,10日。NGA-west2数据库(http://ngawest2.berkeley.edu/)是利用选择地面运动。的目标特征选择的运动是兼容与河内城市如矩震级( )5.5 - -7.0,断裂的距离( )从0.90到85公里760 - 1500 m / s。选定的输入地面运动扩展到0.0976 g代表震动强度水平地震重现期475年英航Dinh区(19]。选择地面运动,平均反应谱与目标光谱匹配的网站类TCVN 9386: 201219),如图4。表2提出了详细的特征选择的地震事件。

5。一维地面响应分析

破坏的模式在城市地区在地震中取决于事件的特点和网站之间的交互反应和建筑结构的脆弱性。大部分的城市居民发生沿河谷与柔软,年轻土壤存款是地震时容易产生严重的破坏14]。英航Dinh正方形区域是位于附近的红河谷;站点特定的响应分析将有助于预测当地的网站效果和在地震荷载近似土壤动态行为。

一维等效线性(EQL)和非线性(NL)响应执行分析使用DEEPSOIL v7.0 (22在这项研究中。这个项目已广泛应用于先前的研究[7,16,23- - - - - -26]。一维网站响应分析是一个过程,传播横波的数值参考岩石通过上覆土壤层表面。一维网站响应允许垂直剪切波的传播,和土壤存款被假定为水平均匀层。传统,所有站点响应过程需要加速时间历史的规范,和一套输入运动通常是应用于开发一个统计上稳定的反应。EQL方法中,土的刚度和阻尼层给定剪切应变的计算基于EQL迭代过程(1]。在问的情况下,动态土壤属性是由加载的应力-应变关系在每个时间步。最近开发的广义二次/双曲(GQ / H)本构模型27在DEEPSOIL v7.0)实现用于这项研究。这是一个广泛使用的模型在网站响应分析15,24,25,28- - - - - -30.),可以捕获一个初始剪切模量为零剪切应变以及极限抗剪强度剪切应变。提出的与压力有关的非线性动态曲线Darendeli [31日)是用于生成动态属性的土壤层次。所需的参数是在整合比( )1.0、侧向土压力系数( )0.5,加载的循环的数量( )10、加载的频率( )1.0。塑性指数( )分别为砂和粘土是0到15日。这些选择参数Darendeli广泛应用于网站的响应分析报道Aaqib et al。16),哈沙什et al。28),阮et al。23),和阮et al。7]。图5提出了一个流程图网站的响应过程中实现这个研究。一套的流程图说明了等效线性和非线性网站响应分析是用于确定站点特定的光谱形状、峰值地面加速度,和最大剪切应变英航Dinh正方形区域的概要文件。此外,放大因素造成本研究将提供洞察设计和地点的特定光谱之间的差异。

6。结果与讨论

诱导剪切应变的分析是一个重要因素在任何特定场地地面响应研究。一方面,在EQL过程的情况下,初始剪切模量( )和阻尼( )土层的用来计算初始剪切应变随时间的变化。退化的剪切模量和阻尼然后使用剪切应变的65%计算。这些土壤属性随后用于下一个迭代直至收敛与目标退化曲线。另一方面,在问的过程中,剪切应力诱导在不同层中传播的地面运动输入从基岩表面,,反过来,导致这些土壤剪切应变层。很明显,问和EQL程序都使用不同的方式来计算土壤的动态属性。

图6介绍了剪切应变的变化产生的一套地面运动与深度NL和EQL分析。值得注意的是,灰色的曲线数据6来8结果对应于不同的地面运动。固体红线和黑线破灭平均问和EQL分析的结果,分别。是表明,计算出的最大压力的程序对一组不同的地面运动。问过程导致最大压力高达0.47%,而EQL过程导致株高达0.4%。然而,有微不足道的差异意味着剪切应变计算的程序。平均最大剪切应变遇到11米的深度在程序和上升到0.2%。株高11米的存在是由于剪切波速在土壤剖面逆转。

图7提出了峰值地面加速度的变化(PGA)深度的函数对所有使用的地面运动和两个过程。证明了PGA随表面是临近,PGA峰值是观察到表面NL和EQL程序。问过程计算表面PGA 0.21 g,而EQL导致表面PGA峰值为0.24 g。计算的平均地表PGA问过程由EQL低于过程。衰减信号部分是观察到11 m归因于存在剪切波速逆转在土壤剖面深度。

剪切应变和剪切模量也用于动员抗剪强度的计算。图8说明了动员剪切强度资料深度的函数对所有地面运动。动员剪切强度定义为屈服应力发展由于外加负载抵抗变形的土壤。作为一个总体趋势,动员了抗剪强度随深度增加。一些差异观察,动员剪切强度逆转是由一组小的输入动作。在特定场地的一项研究中,这种行为是由于使用不同的剪切应变和剪切模量所使用的每一个地面运动。

评估一个网站设计的目的通常是执行使用加速度反应谱。它反映了地震动的频率含量。图9描述了平均地表反应谱计算使用网站的响应过程。输入反应谱和岩石代码设计谱( )也会显示出来。EQL过程导致更高的响应比问的过程。光谱撞在现场观察到的自然时间0.72秒,展示网站上放大的效果。

计算在特定谱段放大系数谱加速度的比值在地面和光谱在基岩加速度。地震波的传播发展的结果在每个固有频率驻波导致的土壤存款放大在地面。图10比较放大因素计算从NL和EQL程序。网站自然周期的峰值放大观察到0.9秒问的情况分析,而它转移到0.72年代的EQL分析。土壤因子, ,还计算并显示在图吗10。TCVN 9386: 2012是基于Eurocode-8,计算的平均放大因素0.05 - -2.5的区间内,定义如下(32]: 在哪里和土壤和岩石的谱加速度指标,分别定义如下: 被问计算为1.95和2.07,EQL分析。计算土壤中定义的因素远远高于TCVN 9386: 2012 (为地面类型= 1.15 C)。

图11比较了计算平均响应光谱,提出设计谱TCVN 9386: 2012设计谱( )。岩石设计谱( )也是在这个图。提出设计谱得到岩石的作为一个产品设计谱( )和放大系数( )。计算光谱高于代码设计光谱在整个时间范围。这些问题代码规定越南网站的适用性条件,这主要是基于EC-8。这些差异也报道了阮et al。7]。计算反应谱和提出设计光谱匹配良好除了在0.65 - -1.26年代的光谱时间。这是符合NL和EQL方法的结果。这种不匹配是由于使用一个单一的放大系数为短周期和长周期范围9386年TCVN: 2012以及EC-8。这也是研究的突出Pitilakis et al。33),建议单独放大因素应该用于短期和长期,用于NEHRP 2015条款(34]。

7所示。结论

本研究评估地面响应在关键位置在越南英航Dinh正方形区域。代表土壤剖面和15兼容的地震地面运动比例代表设计震动水平在该地区。一维非线性和等效线性因地制宜地进行响应分析。结果也比目前抗震设计代码TCVN 9386: 2012。是得出以下结论:

一组现场和实验室测试测量应用。在调查中有一个181 m / s,分为网站根据TCVN C 9386: 2012。这是显示网站类在该地区的研究不同于典型的类在英航Dinh区(站点E)。

问过程通常是优先于EQL过程由于其适当地捕捉实际响应的能力。与此同时,EQL过程是成本效益和更容易应用。据报道,然而,EQL过程对剪切有效菌株< 0.4%35]。在这项研究中,计算的最大剪切应变EQL过程不到0.4%。因此,问和EQL程序可用于研究区。最大剪切应变在这两种情况下产生的土壤界面层2(砂质粘土)和第三层(粘质砂土)遇到横波速度逆转。平均最大剪切应变达到2%。动员剪切强度增加深度的函数所示。

PGA的概要文件被证明增加表面接触除了横波部分逆转。平均最大PGA表面约为0.2 g和0.16 g NL和EQL分析,分别。响应谱比较表明,附近地面运动显然是放大0.72年代的自然周期。

比较计算的放大系数和反应谱与当地设计规范的实践显示显著差异在整个时间范围。计算土壤因素是问和EQL分析1.95和2.07,分别和他们远高于中定义TCVN 9386: 2012 (为地面类型= 1.15 C)。计算的反应谱和设计频谱使用的土壤因子计算开发研究也显示差异在周期范围0.65 - -1.2 s。推荐使用不同土壤因素对短周期和长周期的范围,而不是使用单一因素TCVN 9386: 2012。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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