基于数值计算的川滇地区场地非线性反应经验模型研究

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作者 赵宇 任叶飞 +3 位作者 张鹏 刘也 王宏伟 温瑞智 《世界地震工程》 北大核心 2025年第1期121-132,共12页

我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟... 我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟生成。选取NGA-West数据库中的基岩场地强震动记录作为输入进行一维等效线性化场地地震反应计算,分析计算结果在不同场地和不同峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)地震动输入下与震级、距离的相关性,结果显示震中距和震级对场地地震反应影响均有限。场地放大表现出明显的非线性特征,据此建立了适用于川滇地区的场地非线性反应经验回归模型,分析结果显示:场地非线性效应与现有理论及认识相一致,残差分析亦验证了回归模型的可靠性;四川地区和云南地区的模型系数差异明显,体现了场地条件区域性差异的影响,也表明建立区域性经验模型的必要性。 展开更多

关键词 场地效应 川滇地区 场地非线性反应 经验模型 场地地震反应计算

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巨厚沉积土夹火山岩场地非线性地震反应特性 被引量：5

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作者 陈国兴 李磊 +1 位作者 丁杰发 赵凯 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3056-3065,3076,共11页

地震基岩深度和土体动力本构模型的选取对核岛场地地震效应评价结果的合理性具有重要影响。以拟建某沿海核电厂深度470 m沉积土夹火山岩层场地的3个钻孔剖面为研究对象,采用一维等效线性波传分析(ELA)法、基于Matasovic本构模型和Davide... 地震基岩深度和土体动力本构模型的选取对核岛场地地震效应评价结果的合理性具有重要影响。以拟建某沿海核电厂深度470 m沉积土夹火山岩层场地的3个钻孔剖面为研究对象,采用一维等效线性波传分析(ELA)法、基于Matasovic本构模型和Davidenkov-Chen-Zhao(DCZ)本构模型的一维非线性分析(NLA)法,选取不同剪切波速的5个岩土层作为地震基岩,研究了输入地震动特性、地震基岩深度和土体动力本构模型的选取对巨厚沉积土夹火山岩层场地非线性地震反应特性的影响。结果表明:(1)以浅层硬岩夹层或深部土层作为地震基岩,NLA法计算的5%阻尼比的地表谱加速度SA的短周期部分较之ELA法的计算值大,但两者计算的地表SA谱的长周期部分几乎一致;(2)基于Matasovic模型和DCZ模型的NLA法计算的地表SA谱谱形和峰值加速度随深度的变化趋势基本一致;(3)从NLA法计算的地表峰值加速度和累积绝对速度而言,以剪切波速约2500 m/s的浅层硬岩夹层作为地震基岩是适宜的。 展开更多

关键词 巨厚沉积土场地 场地非线性地震反应 地震基岩 硬岩夹层

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基于移动窗解卷积法的2011年日本东北M_(W)9.0大地震场地非线性时变识别 被引量：1

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作者 刘启方 陈长龙 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期96-110,共15页

利用模拟记录和2011年日本东北M_(W)9.0大地震观测记录分析了基于移动窗解卷积法识别场地非线性时变特征的可行性,并与移动窗谱比法的结果进行了对比分析.研究表明:基于移动窗解卷积法可以较好地揭示场地非线性随地震动水平的变化过程,... 利用模拟记录和2011年日本东北M_(W)9.0大地震观测记录分析了基于移动窗解卷积法识别场地非线性时变特征的可行性,并与移动窗谱比法的结果进行了对比分析.研究表明:基于移动窗解卷积法可以较好地揭示场地非线性随地震动水平的变化过程,识别非线性发生的阈值、非线性变化程度及强震动后的恢复程度;与移动窗谱比法相比,移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但对于存在强阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法可以获得更准确的非线性程度.对2011年日本东北M_(W)9.0大地震中8个KiK-net台站进行了非线性时变分析,结果表明;两种方法识别的非线性阈值较接近,约在40—100 cm/s^(2)之间,且与场地v_(S30)没有明显的相关性;在峰值加速度PGA较低的IBRH20台站,非线性引起的波速下降较小(3%)且震后几乎完全恢复;PGA处于386—822 cm/s^(2)之间的其余7个台站,场地等效剪切波速下降13%—37%,产生了显著的场地非线性,且震后未完全恢复;PGA大于380 cm/s^(2)时,非线性所导致的场地波速下降、恢复与PGA无明显相关性. 展开更多

关键词 解卷积 移动窗 场地非线性 时变

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上覆非线性场地土的振动分析 被引量：6

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作者 李刚 任慧 尚守平 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期86-89,共4页

采用一维波动模型,分析半空间上、受竖直向上传播的稳态剪切波激振下剪切模量沿深度按指数规律变化的单层非线性场地土横向自由振动问题,求得位移的闭合解,并由该解得到场地土地表与基岩露头位移幅值之比的放大系数.通过对此类单层非线... 采用一维波动模型,分析半空间上、受竖直向上传播的稳态剪切波激振下剪切模量沿深度按指数规律变化的单层非线性场地土横向自由振动问题,求得位移的闭合解,并由该解得到场地土地表与基岩露头位移幅值之比的放大系数.通过对此类单层非线性场地土的算例分析,讨论了场地土沿深度变化的剪切模量及半空间与场地土层底面之间的阻抗比对场地土放大系数的影响,并验证了剪切模量沿深度按指数规律变化的非线性场地土(0≤α≤1)的自振周期仍可估为剪切波穿过该场地土层所需时间的4倍. 展开更多

关键词 剪切波 振动分析 非线性场地

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海湾深厚海床场地二维非线性远场强地震反应特征 被引量：4

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作者 缪涵 王彦臻 +1 位作者 方怡 陈国兴 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期637-649,共13页

人们早已认识到远距离强地震可能引起覆盖层深厚的沿海或盆地城市发生严重的地震灾害。以某杭州湾跨海通道为背景,建立跨海湾海床二维场地的精细化有限元模型,依据区域地震活动性,选取远场大地震井下记录作为海床基岩的输入地震动,考虑... 人们早已认识到远距离强地震可能引起覆盖层深厚的沿海或盆地城市发生严重的地震灾害。以某杭州湾跨海通道为背景,建立跨海湾海床二维场地的精细化有限元模型,依据区域地震活动性,选取远场大地震井下记录作为海床基岩的输入地震动,考虑地震动特性、海床微地形特征、沉积土的空间异质性和非线性滞回特性,研究了远场强震引起的海床场地非线性地震效应特征。海床场地效应与海床微地形特征、沉积土的空间异质性和输入地震动特性密切相关。凹陷地表边缘、基岩隆起和凹陷部位及海床土软弱区域的场地放大效应显著,呈现出低频聚焦现象,且竖向地震反应更为明显。仅考虑水平向地震作用将显著低估海床非线性场地效应程度,水平向和竖向地震同时作用引起的竖向地震效应不应忽视。 展开更多

关键词 深厚海床场地 远场强地震 二维非线性场地效应 土的非线性 海床地形地貌

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基于BP神经网络的场地等效剪切波速变化预测研究 被引量：2

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作者 苏闻浩 刘启方 《地震研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期280-289,共10页

利用日本KiK-net台网提供的407个台站的30952条地震动记录,提出了一种基于BP神经网络的场地等效剪切波速比变化预测模型。模型采用了均方误差函数及Adam优化算法,由3个输入参数、5个隐藏神经元及1个输出参数组成。输入参数为地面峰值加... 利用日本KiK-net台网提供的407个台站的30952条地震动记录,提出了一种基于BP神经网络的场地等效剪切波速比变化预测模型。模型采用了均方误差函数及Adam优化算法,由3个输入参数、5个隐藏神经元及1个输出参数组成。输入参数为地面峰值加速度PGA、Arias烈度I_(a)及场地剪切波速V_(S30),输出为场地等效剪切波速比(V_(S r))。研究结果表明:该神经网络模型残差对于各输入变量整体呈现出无偏的特性,在大部分的软硬场地中均有较好的预测性能,该模型预测得到的PGA关于V_(S30)的相关系数曲线与用传统的最小二乘法回归得到的函数曲线相比,其相关系数有更好的表现。该模型预测曲线显示,B类场地在PGA达到175 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,D、E类场地在PGA达到140 cm/s^(2)时,场地剪切波速下降5%,多数场地的非线性阈值为50~100 cm/s^(2)。PGA在该网络模型中占据着较高的权重,为场地等效剪切波速变化的最主要控制参数。该网络模型捕捉到场地等效剪切波速比随PGA的增大有下降的趋势,而较为松软的D、E类场地受PGA影响更大,下降幅度更大。 展开更多

关键词 神经网络 等效剪切波速 场地非线性 参数预测 地表峰值加速度

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三种非线性时变识别方法的对比研究——以2021年日本福岛地震为例

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作者 陈长龙 刘启方 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期372-381,共10页

利用2021年日本福岛地震(M_(JMA)7.3)中6个KiK-net台站的观测记录,分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究,分析非线性发生的阈值和程度。研究表明:三种方法识别场地非线性时变特征的... 利用2021年日本福岛地震(M_(JMA)7.3)中6个KiK-net台站的观测记录,分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究,分析非线性发生的阈值和程度。研究表明:三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但其反映的是地表至井下平均波速的变化,识别的非线性程度偏低。对于存在强波阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法和移动窗自相关函数法识别的非线性程度更强;对于较低波阻抗比的浅表层土体,则不容易识别出稳定的非线性时变结果。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致,皆位于整条记录加速度峰值附近。基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40~140 gal,剪切波速下降比在16%~53%之间,场地非线性程度较明显。 展开更多

关键词 移动窗解卷积 移动窗谱比 自相关函数 场地非线性 时变

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基于谱比法的高铁地震台站场地分类初探 被引量：7

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作者 黄俊 陈志高 +1 位作者 杨江 夏界宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第24期28-33,73,共7页

我国高铁地震台站未进行场地分类,限制了高铁强震记录的使用范围。利用2016年青海门源6.4级地震兰新高铁地震监测台站记录到的主余震强震数据,计算余震峰值加速度小于35 cm/s 2的平均谱比曲线作为场地线性反应参考,评估峰值加速度超过35... 我国高铁地震台站未进行场地分类,限制了高铁强震记录的使用范围。利用2016年青海门源6.4级地震兰新高铁地震监测台站记录到的主余震强震数据,计算余震峰值加速度小于35 cm/s 2的平均谱比曲线作为场地线性反应参考,评估峰值加速度超过35 cm/s 2的强震记录对应台站场地的非线性程度,从而筛选出用于台站场地分类的强震记录,随后采用中国强震台站经验场地分类方法完成了4个高铁地震台站的场地分类,并证明同一台站近远高铁监测点的场地分类结果相同,这表明我国高铁地震台站建设方案能够有效降低双监测点在场地条件上差异,具有合理性。最后分析了同一台站近远高铁监测点主震强震动记录相差较大的原因。 展开更多

关键词 场地分类 谱比法 场地非线性反应 高铁强震记录

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场地地震反应分析研究现状及展望 被引量：7

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作者 于生生 张熙胤 +2 位作者 陈兴冲 王义 王万平 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期181-192,共12页

场地条件对结构震害的影响已成公认的事实,如何定量的进行场地地震反应分析成为地震工程学中亟待解决的问题之一,而在场地地震反应分析中确定地震动输入至关重要。针对场地条件和地震动输入对场地地震反应的具体影响、场地地震反应分析... 场地条件对结构震害的影响已成公认的事实,如何定量的进行场地地震反应分析成为地震工程学中亟待解决的问题之一,而在场地地震反应分析中确定地震动输入至关重要。针对场地条件和地震动输入对场地地震反应的具体影响、场地地震反应分析方法等方面的研究现状进行了系统总结。已有研究表明,场地条件和地震动输入对场地地震反应分析结果有显著影响。但目前仍存在的问题有:在冻土区进行场地地震反应分析时未充分考虑冻土层的影响效应;缺乏合理的地震动模型来准确描述实际地震动;尚未明确地震波入射角度对场地地震反应的影响规律;目前广泛使用的等效线性化方法不能完全反应土体在地震动作用下的真实运动状态而使其计算结果不尽合理。结合以上问题对还需进一步研究的内容进行了展望,为场地地震反应分析未来的研究工作提供参考。 展开更多

关键词 场地地震反应 场地条件 地震动输入 等效线性化方法 场地土非线性

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应用邻近强震动站点主余震记录的场地及地形效应分析 被引量：3

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作者 张世亮 马强 +3 位作者 陶冬旺 钱亮 李继龙 解全才 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第21期200-210,共11页

2022年01月08日青海门源发生M_(S)6.9级地震,在震源相同、路径类似的条件下,间距5.5 km的地震烈度仪站点观测到的地震动加速度存在较大差异,针对此现象,应用主余震强震动记录,分别使用谱比法和标准谱比法分析了场地效应与地形效应对地... 2022年01月08日青海门源发生M_(S)6.9级地震,在震源相同、路径类似的条件下,间距5.5 km的地震烈度仪站点观测到的地震动加速度存在较大差异,针对此现象,应用主余震强震动记录,分别使用谱比法和标准谱比法分析了场地效应与地形效应对地震动的影响,并提出了通过移动带通滤波器的高频截止频率来确定地面峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)的主要贡献频段的方法。考虑场地效应和地形放大效应等因素,在不同频带内初步分析了PGA偏差较大的原因。 展开更多

关键词 门源M_(S)6.9级地震 谱比法 场地效应 地形效应 非线性场地反应

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西南地区水平向峰值速度、峰值位移衰减关系研究

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作者 张斌 俞言祥 +2 位作者 李小军 王玉石 荣棉水 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2733-2748,共16页

本文收集西南地区79个4.0<M_(S)≤8.0主震、0<R rup<300 km的自由场地加速度记录,采用合理可靠的数据处理方法获得峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)的水平分量几何均值各1600个.建立包含西南地区强震动数据及相应的震源、距离、... 本文收集西南地区79个4.0<M_(S)≤8.0主震、0<R rup<300 km的自由场地加速度记录,采用合理可靠的数据处理方法获得峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)的水平分量几何均值各1600个.建立包含西南地区强震动数据及相应的震源、距离、场地参数等各项元数据的数据集.统计回归得到西南地区包含震级饱和效应、震级相关几何衰减、线性和非线性场地响应、非弹性衰减的水平向PGV、PGD衰减关系.进行了事件间和事件内残差评估、模型评估.将本文衰减曲线与西南地区大震和强震的实际观测值、川藏区水平向PGV衰减关系以及NGA-West1的水平向PGD衰减关系进行对比.结果表明,本文衰减关系用于估计西南地区震级M_(S)4.0-8.0、距离10~300 km的地震动PGV、PGD是有效的.绝大多数汶川、芦山、鲁甸和九寨沟地震的PGV、PGD观测值分布在本文PGV、PGD衰减曲线±1倍标准差以内.本文的PGV、PGD衰减曲线显示了震级相关的PGV、PGD衰减和土层非线性的平均效应.与国内常用衰减关系和NGA-West1衰减关系相比,本文衰减关系能更好地体现震源特性、传播介质、场地非线性对西南地区水平向PGV、PGD衰减特征的影响. 展开更多

关键词 西南地区 峰值速度 峰值位移 衰减关系 非线性场地响应

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