地形条件对地震动参数的影响研究

论文摘要

本文简要回顾了场地地震效应的研究现状,总结了地震反应分析的研究方法和最新进展,通过对分类地形场地和甘肃文县实测场地建模,对场地地形效应进行了深入研究。该项研究主要目的是通过研究山区三维场地上地形等因素对地震动参数的影响规律,揭示山区震害加重的原因,并为山地灾区重建确定抗震设计地震动参数提供依据。主要研究内容及结论如下：（1）收集了近年来历史震害资料和强震记录。利用整理的资料,对震害与地形特征的关系进行了统计,证实局部地形会使震害加重。由于地形条件是影响地面运动的重要因素之一,在震害调查中应当引起重视。（2）建立分类场地三维模型并进行数值计算。通过对地形资料的收集和研究,把场地按几何要素分为水平自由场地、河谷地形场地、阶地地形场地、山梁地形场地、台塬地形场地和盆地地形场地,对各类模型进行单频率脉冲数值模拟,期望找到几何要素对目标点地面运动特征的影响规律。研究发现：地面运动放大作用为频率相关的窄频带放大,入射频率和场地几何要素对傅里叶谱谱比放大影响较明显。（3）对文县山包实地模型进行了地震反应分析研究。在对文县山包进行了地形测量、地震勘探和土样采取之后,建立了三维场地数值模型,采用汶川余震强震记录输入,并比较了数值计算结果与甘肃流动台站监测记录。结果显示：数值计算与观测的结果时域峰值加速度放大比接近,反应谱谱比结果放大趋势一致,1-10Hz地震动放大最明显。（4）借助FISH程序语言对FLAC计算软件的地质模型建立进行了二次开发。在FLAC建模当中采用“由上及下”的建模思路,比较了不同建模思路在FLAC中的计算效率以及结果可靠性。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究方法简介
• 1.4 主要工作安排
• 第二章 地形效应的震害资料分析
• 2.1 震害与地震烈度
• 2.2 典型历史地震震害资料
• 2.3 震害资料与地形特征的统计关系
• 2.3.1 地震事件样本
• 2.3.2 地形地貌分类
• 2.3.3 简单的统计关系
• 第三章 地形效应的地震动特征
• 3.1 地震动的工程特性
• 3.1.1 地震动峰值
• 3.1.2 反应谱
• 3.1.3 地震动持续时间
• 3.2 黄土地区地震动特征
• 3.2.1 黄土地区地震动分布情况
• 3.2.2 黄土地区地震动参数特点
• 3.2.3 黄土地区地震动参数的影响因素
• 3.3 地形条件对地面运动特征影响的强震资料
• 3.3.1 黄土地貌的爆破地震动放大效应资料
• 3.3.2 部分国外场地效应记录
• 第四章 研究原理以及方法验证
• 4.1 地形效应研究原理及方法
• 4.1.1 地形效应的影响因素
• 4.1.2 理论分析方法
• 4.1.3 经验估计方法
• 4.1.4 震害统计方法
• 4.2 完全非线性动力分析方法
• 4.2.1 与等效线性方法之间的关系
• 4.2.2 时间步
• 4.2.3 静态边界
• 4.2.4 自由场边界
• 4.2.5 滞后阻尼
• 4.2.6 网格尺寸的要求
• 4.3 本文地形效应计算思路
• 4.3.1 计算地形放大倍率的方法
• 4.3.2 计算受地形影响的地震动时程
• 4.4 弹性波传播的有限差分数值模拟验证
• 第五章 分类地形的数值模拟
• 5.1 FLAC3D非线性动力反应分析模型
• 5.2 分类地形脉冲数值试验分析
• 5.2.1 水平自由场地脉冲响应
• 5.2.2 河谷地形场地脉冲响应
• 5.2.3 阶地地形场地脉冲响应
• 5.2.4 山梁地形场地脉冲响应
• 5.2.5 台塬地形场地脉冲响应
• 5.2.6 盆地地形场地脉冲响应
• 5.3 小结
• 第六章 文县山包地震反应数值模拟
• 6.1 强震记录分析
• 6.2 地质模型建立
• 6.2.1 参数获取
• 6.2.2 三维模型
• 6.3 结果分析
• 6.3.1 时域波形分析
• 6.3.2 频域计算分析
• 6.3.3 地面运动持续时间分析
• 第七章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间参加项目
• 攻读硕士期间发表论文