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研究亮點

結(jié)構(gòu)參數(shù)對二維沉積河谷地震動放大效應(yīng)的影響研究

發(fā)布時間： 2024-02-22 點擊數(shù)量：6570
研究背景：
河谷/盆地誘發(fā)的地震動放大在以往的研究中得到了很好的記錄和驗證，然而，將其完全納入地震動預(yù)測模型、地震災(zāi)害評估和工程實踐中仍然面臨挑戰(zhàn)。特別是我國西南地區(qū)眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)坐落于沖積河谷，而我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范中對此沒有明確規(guī)定或解釋，因此深入開展局部場地的地震動效應(yīng)研究對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防、場地衰減關(guān)系研究以及地震小區(qū)劃等具有重要意義。
研究方法及結(jié)果：
（1）首先以Mygdonian盆地為例（見圖1），放大效應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果與基于地震動觀測記錄標(biāo)準(zhǔn)譜比結(jié)果如圖2所示，本文二維數(shù)值模擬結(jié)果與觀測結(jié)果相接近，表明數(shù)值模擬能夠反映出觀測記錄中看到的主要頻譜放大趨勢，驗證了二維數(shù)值模擬方法在量化河谷地震動放大效應(yīng)中可行性。
（2）參照Mygdonian盆地，構(gòu)建了32個簡化的分層沉積河谷場地一維和二維模型，選取8條地震動分別輸入不同模型。根據(jù)的地震波傳播的Snell定律將河谷地表劃分為三個子區(qū)域（wed、wne和wce），并采用多變量分析針對地下結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。
（3）研究結(jié)果表明不同子區(qū)域的地震動放大效應(yīng)具有顯著差異。圖3和圖4可見，河谷邊緣區(qū)域wed的放大系數(shù)（PSA2D/PSA1D）隨著邊緣角的增加而明顯下降的趨勢，但對形狀系數(shù)的敏感性較弱。相反，河谷中心區(qū)域wce的加重因子與形狀因子呈正相關(guān)，但與傾角的相關(guān)性較差，表明河谷中心的地震動放大效應(yīng)主要受形狀因子控制。
（4）表1給出了不同周期內(nèi)各子區(qū)域放大系數(shù)MAF的平均值及其一倍標(biāo)準(zhǔn)差。從表中可知，除河谷邊緣的傾角很陡峭（α>45o）時表現(xiàn)為抑制地震動放大之外，大多數(shù)情況下均出現(xiàn)不同程度的放大作用。此外，對于傾角很小（α<45o）且形狀因子很大（Sf>0.1）的河谷模型，其河谷地形誘發(fā)的2D/1D放大效應(yīng)高達(dá)兩倍左右，因此在實際抗震設(shè)計中對于這種不利組合應(yīng)引起足夠重視。

該成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Shengyin Qiang, Hongwei Wang, Ruizhi Wen*, Qifang Liu, Ying Zhou. Investigating the effects of structural parameters on seismic aggravation of two-dimensional sedimentary valleys. 2023.171, 107964. DOI: 10.1016/j.soildyn.2023.107964）（IF：4.25，*通訊作者）

圖1 Mygdonian盆地二維模型

圖2 Mygdonian盆地觀測記錄和模擬結(jié)果的傅里葉譜比對比

圖3 河谷邊緣傾角α對不同區(qū)域的放大系數(shù)MAF的影響

圖4 河谷形狀因子Sf對不同區(qū)域的放大系數(shù)MAF的影響

表1 各子區(qū)域內(nèi)不同周期放大系數(shù)

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