以基巖深度和VS30為場(chǎng)地參數(shù)的非線性場(chǎng)地效應(yīng)模型及其地震動(dòng)衰減關(guān)系研究.pdf

1、地震動(dòng)衰減關(guān)系是地震災(zāi)害分布圖繪制及工程抗震設(shè)計(jì)的重要工具,其包括震源效應(yīng)項(xiàng)、路徑效應(yīng)項(xiàng)和場(chǎng)地效應(yīng)項(xiàng)。場(chǎng)地效應(yīng)項(xiàng)是地震動(dòng)衰減關(guān)系的重要部分,也是近年來(lái)一直是研究的重點(diǎn),一方面,目前大多數(shù)地震動(dòng)衰減關(guān)系,多以VS30(地表以下30m平均剪切波波速)或者場(chǎng)地周期TS(4倍剪切波從基巖深度到地表的時(shí)間)作為場(chǎng)地項(xiàng)參數(shù),然而有一些研究表明:VS30不能很好地反映深厚土層場(chǎng)地動(dòng)力特性。在描述場(chǎng)地效應(yīng)方面,場(chǎng)地周期TS相對(duì)于VS30有更好的中值發(fā)大

2、比,被認(rèn)為是比VS30更好的參數(shù),但是場(chǎng)地周期TS的獲取需要不同深度的土層剪切波波速,工程勘探成本高;另一方面,由于含有有效土體非線性的強(qiáng)震記錄匱乏,很難通過(guò)地震記錄直接回歸非線性場(chǎng)地效應(yīng)模型?？紤]到這兩個(gè)方面,本文利用與場(chǎng)地周期TS強(qiáng)相關(guān)性的新參數(shù)TH=4Hrock/VS30(Hrock為基巖深度,若深度小于30m,Hrock取30m)代替TS和VS30作為場(chǎng)地項(xiàng)的參數(shù)。以日本KiK-net臺(tái)站中293個(gè)具備詳細(xì)土層參數(shù)信息的場(chǎng)地為背

3、景,建立一維場(chǎng)地非線性模型,選用KiK-net、PEER數(shù)據(jù)庫(kù)中529條巖石場(chǎng)地水平強(qiáng)震記錄作為基巖輸入,并通過(guò)隨機(jī)效應(yīng)模型回歸反應(yīng)譜放大比,具體步驟如下:
　　(1)以VS≥760m/s,判定為基巖層,并確定KiK-net臺(tái)站293個(gè)場(chǎng)地的基巖深度Hrock。依據(jù)土層的深度及剪切波波速并在一個(gè)給定范圍內(nèi)隨機(jī)選取土層的非線性模型,用SHAKE程序等效線性分析方法計(jì)算地表-露頭基巖反應(yīng)譜譜比;
　　(2)首先選取一維非線性經(jīng)驗(yàn)

4、模型擬合反應(yīng)譜放大比,然后采用殘差分析方法檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù),以殘差分布圖判定參數(shù)是否有效,并采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)判定參數(shù)是否顯著,重復(fù)殘差分析步驟,直至模型包含所有顯著項(xiàng)參數(shù),最終確定考慮基巖反應(yīng)譜、TH、阻止抗比、震級(jí)、震源距的場(chǎng)地非線性模型;
　　(3)本文運(yùn)用隨機(jī)效應(yīng)模型回歸方法,回歸出非線性放大模型的各參數(shù)系數(shù)值,并通過(guò)平滑得到各個(gè)譜周期上參數(shù)的最終系數(shù)值,且保證平滑后最大似然函數(shù)值減小幅度不超過(guò)5％;
　　為了克服一維模型