2024 年 04 月 14 日
最新科研动态
科研动态

科研亮点: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
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(wed、wne和wce),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wed的放大系数(PSA2D/PSA1D)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wce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