结构参数对二维沉积河谷地震动放大效应的影响研究中国地震局工程力学研究所

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结构参数对二维沉积河谷地震动放大效应的影响研究

发布时间： 2024-02-22 点击数量：2423

研究背景：

河谷/盆地诱发的地震动放大在以往的研究中得到了很好的记录和验证，然而，将其完全纳入地震动预测模型、地震灾害评估和工程实践中仍然面临挑战。特别是我国西南地区众多乡镇坐落于冲积河谷，而我国现行建筑抗震设计规范中对此没有明确规定或解释，因此深入开展局部场地的地震动效应研究对于建筑结构的抗震设防、场地衰减关系研究以及地震小区划等具有重要意义。

研究方法及结果：

（1）首先以Mygdonian盆地为例（见图1），放大效应的数值模拟结果与基于地震动观测记录标准谱比结果如图2所示，本文二维数值模拟结果与观测结果相接近，表明数值模拟能够反映出观测记录中看到的主要频谱放大趋势，验证了二维数值模拟方法在量化河谷地震动放大效应中可行性。

（2）参照Mygdonian盆地，构建了32个简化的分层沉积河谷场地一维和二维模型，选取8条地震动分别输入不同模型。根据的地震波传播的Snell定律将河谷地表划分为三个子区域（w_ed、w_ne和w_ce），并采用多变量分析针对地下结构参数进行敏感性分析。

（3）研究结果表明不同子区域的地震动放大效应具有显著差异。图3和图4可见，河谷边缘区域w_ed的放大系数（PSA_2D/PSA_1D）随着边缘角的增加而明显下降的趋势，但对形状系数的敏感性较弱。相反，河谷中心区域w_ce的加重因子与形状因子呈正相关，但与倾角的相关性较差，表明河谷中心的地震动放大效应主要受形状因子控制。

（4）表1给出了不同周期内各子区域放大系数MAF的平均值及其一倍标准差。从表中可知，除河谷边缘的倾角很陡峭（α>45º）时表现为抑制地震动放大之外，大多数情况下均出现不同程度的放大作用。此外，对于倾角很小（α<45º）且形状因子很大（Sf>0.1）的河谷模型，其河谷地形诱发的2D/1D放大效应高达两倍左右，因此在实际抗震设计中对于这种不利组合应引起足够重视。

该成果发表在国际权威期刊《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，*通讯作者）

图1 Mygdonian盆地二维模型

图2 Mygdonian盆地观测记录和模拟结果的傅里叶谱比对比

图3 河谷边缘倾角α对不同区域的放大系数MAF的影响

图4 河谷形状因子Sf对不同区域的放大系数MAF的影响

表1 各子区域内不同周期放大系数

基于特征提取匹配多强度指标的地震动合成方法

基于地质年代和成因的新疆和首都圈地区宏观场地分类方法