山东地区地震动峰值加速度场地效应的定量分析.pdf

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1、第37卷第1期地震地质Vo1．37．NO．12015年3月SEISM0L0GYANDGE0L0GYMar．．2015山东地区地震动峰值加速度场地效应的定量分析王红卫冯志军刘希强陈时军(山东省地震局，济南250014)摘要地震动峰值加速度场地效应研究在地震区划、地震预警及震害快速评估等方面有着广泛的应用前景。收集整理了2004-2012年山东地区2630个地震安全性评价工程的相关资料，包括场地类型、覆盖层厚度、钻孔剪切波速、自由基岩和土层表面地震动峰值加速度计算结果。利用上述资料计算得到了每个工程场地的场地效应放大因子和场地指数；采用回归分析方法，对场地效应放大因子

2、与基岩峰值加速度、场地指数之间的关系进行了研究并得出了三者之间的定量统计表达式，实现了场地效应放大因子的连续取值。结果表明，场地效应放大因子与基岩峰值加速度之间为线性负相关，与场地指数之间为非线性相关。关键词地震峰值加速度场地指数场地效应定量关系山东地区中图分类号：P315．9文献标识码：A文章编号：0253-4967(2015)01—0044—09O引言场地条件对地震灾害的影响很早就为人们所认识，场地土层由于刚度及其动力强度的差异，在地震波作用下的反应也存在明显差别，直接影响到了地表震害程度的分布。地震动参数场地效应研究作为地震工程领域的热点历来备受关注，针对地

3、震峰值加速度、地震峰值速度和反应谱特征周期场地响应的很多研究成果已应用于震害预测和地震动参数区划等领域。地震峰值加速度场地效应问题研究的数据来源，主要是地震安全性评价工程结果或者直接构建土层等效线性化模型进行分析计算的结果(李小军等，2001a，2006；高孟潭等，2009；吕悦军等，2011)，以及强震记录较丰富地区的实际加速度记录资料(李小军等，2001b；吕红山等，2006，2007；薛俊伟等，2013)。场地效应研究的重要环节是按照场地类型划分和地震峰值加速度分档给出统计规律，但其缺陷之一是无法形成统一表达式，而且由于目前国内通用的场地类型只有4类，各种场

4、地类型(特别是Ⅱ、Ⅲ类场地)对应着较宽泛的场地条件，因此得到的统计规律往往是分段和较为粗略的。场地指数是针对中国场地类型划分较宽泛问题提出的一种场地条件指标，由土层剪切波速、密度和覆盖层厚度综合计算得到，具有在0～1连续取值的优势，能较好地反映场地物理特性。[收稿日期]2013-11-07收稿，2014-03-24改回。(基金项目]“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAK19B04)、地震科技星火计划项目(XH14031)和山东省科技发展项目(2010GSF10806)共同资助。1期王红卫等：山东地区地震动峰值加速度场地效应的定量分析45本文以数量多、空间分

5、布广的基础资料作为支撑，结合场地指数给出了场地效应放大因子与基岩峰值加速度的定量统计关系。使用场地指数对场地进行细致分类，减小了统计数据离散性，所得统计关系能够根据场地特性细节描述地震峰值加速度场地效应全貌。1场地指数的定义与计算方法场地指数由《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93)首先采用，主要由土层刚度和覆盖层厚度两个因素综合确定(国家技术监督局等，1993)。表征土层刚度的平均剪切模量G(MPa)可由下式得到：∑dip—VzG=!x10一g∑d。上式中：d为第i层土的厚度(m)，P为第i层土的密度(kN／m)，Vs为第i层土的剪切波速(m／s)，n为覆

6、盖层的分层数，g为重力加速度(9．81m／s)。场地指数按照下式计算：GG+yddr1一e(。珈’。(G>30MPa)／xc10(G≤30MPa)re。。。‘)。(d≤80m)d10(d>80m)上式中：y。和为权系数，一般=0．7；=0．3。d为场地覆盖层厚度(m)，可取为地表至剪切波速>500m／s层面的距离。2基础资料本文基础资料来源于已通过了评审的山东地区重大工程场地地震安全性评价项目，所使用数据包括工程场地类型、覆盖层厚度、钻孔剪切波速、自由基岩和土层表面地震动峰值加速度，其中峰值加速度选取了多遇地震、设防地震(一般为50a超越概率10％水平)和罕遇地震

7、的全部资料，优势分布范围大致为20—300gal。资料产出的时间范围为2004-2012年，空间上涵盖整个山东内陆，从基岩半出露的山地到第四系厚度深浅不一的平原，从密实的坚硬土类到淤泥质的海岸地貌，资料点涉及多种工程地质条件。资料点的空间分布见图1。资料点中的峰值加速度场地效应放大因子均由土层等效线性化模型的计算结果得到，表达式为，，地表峰值加速度算值一。基岩峰值加速度算值覆盖层很浅未进行土层地震反应的I类场地项目和地震动参数复核项目未采用。共收集使用资料点总数2630个，其中：I类场地35个，数量占1．3％，在鲁东、鲁南、鲁中山区零星分布；Ⅱ类场地2018个，占

8、76．7％