黄土窑洞地震反应分析

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地震力作用下的黄土液化

地震力作用下的黄土液化

河南建材2010年第1期用房真正落到那些需要的人手中,而不是成为部分人投机的工具。

参考文献:[1]汪小勤,李翔迅.房地产市场供需联动调控模型探讨[J].中国流通经济,2000,(5).[2]郑华.中国房地产政策研究[M].北京:机械出版社,2004,22-23.[3]龚六堂.动态经济学[M].北京:机械出版社,2004,75-76.[4]陈琳.房地产项目投资[M].北京:中国建筑工业出版社,2004,53-54.[5]窦中华.我国经济适用房销售机制弊端与对策探讨[J].中国物价,2007,(01).地震力作用下的黄土液化贾倩,刘增荣西安建筑科技大学(710055)摘要:综述了尚未纳入现行抗震规范的黄土液化及其理论研究的现状,从国内外现状研究深入到至今亟待解决的几个问题,对今后地震力作用下的黄土液化研究方向提出建议。

关键词:黄土液化;地震灾害1黄土液化和地震灾害概述地震是当代人类面临的最大的自然灾害之一。

全世界平均发生破坏性地震近千次,其中震级达7级或者7级以上的大地震约十几次,给人类带来了极大的灾难,严重的威胁了人们的财产和生命安全。

我国是一个黄土面积分布广、层厚大的国家,其地层层序之完整,成因类型复杂,均是举世闻名的。

我国黄土类土主要是风积成因类型、也有冲积、洪积和冰水沉积等成因类型。

黄土主要成分为粉粒,塑性指数在10附近,属于弱粉土和强粉质粘土类。

黄土由于其独特的动力性质,使其表现出较高的地震易损性。

在中国中西部黄土地区,历次强震(M s ≥8,6次;M s ≥7,22次;M s ≥6,25次)都曾引起过严重的地震滑坡、震陷和液化等黄土地震灾害,人口伤亡达百万以上。

甚至一些小的地震也在震中区和丘陵地带引起许多房屋和黄土窑洞变形或倒塌。

2黄土液化原因及其主要影响因素2.1液化原因当地震力振动作用到土体后,由于土粒大小形状和所受荷载不同导致土粒接触点处所受到的振动力大小与方向各异,从而破坏土粒间原有平衡,使土骨架受损,当土层中的含水量较高时,在动应力和水的共同作用下,孔隙水压力就可能上升,有效应力降低,抗剪强度减小,并引起地基失稳而沉陷或者滑动,这就是黄土的液化。

陕北黄土窑洞灾害分类及成因分析研究

陕北黄土窑洞灾害分类及成因分析研究
2 0 1 5 年第 1 1 期
西部 探矿 工程
1 1
陕 北 黄 土 窑 洞 灾 害分 类及 成 因分 析研 究
游志浪 , 王朝 阳 , 白健 忠 , 崔雪婷 , 任 秀
( 西安科技大学地质 与环境学院, 陕西 西安 7 1 0 0 5 4 )
摘 要: 黄 土 窑 洞是 中国独 具特 色的地 下工程 , 研 究其现 状 及 灾害 问题具 有 重 大 的工程 意 义及 现 实
害也有现实指导意义。笔者在对陕西清涧等地区野外
调查考察 中, 结合查阅相关文 献 , 对黄土窑洞灾害类 型进行分类 。 1 . 1 黄 土窑 洞坍 塌 黄 土窑洞坍塌 是黄土窑 洞 中最为严 重 的破坏形 式, 其严重时会威胁窑洞居住人的生命财产安全 。黄 土窑洞 的坍塌一般来 说可分 为 2 种类型 : 一种是渐进 型, 其破坏是缓慢 的、 渐进 的 , 其首先是黄土窑洞的局 部坍塌 ( 见图1 ) , 随着 时间的发展与外界条件的影响 , 最终发展为整体性坍塌 ; 一种是突发型, 此种黄土窑洞 的上覆土层 比较 薄 , 在降雨等因素下直接从窑顶发生
黄土窑洞是指在黄土高原地 区修筑 的中国北方特 有民居建筑 , 其历史悠久 , 现今仍然对 当地百姓的生活 发挥不可或缺的作用 。随着人民生活水平 的提高及思 想认识 的改变 , 现在陕北地区已经存在大量 的黄土窑 洞 闲置 , 以致窑洞的倒塌 , 无人修缮 。另一方面黄土窑 洞还有很大 的居住量 , 这些处在黄土高原的偏远地 区, 百 姓 经济 条 件 差 , 加 之箍 窑 费用 大 , 又具 有 强 烈 的恋 窑 情节 , 现今 还居住在黄土窑洞 中口 ] 。 1 期
西部探矿工程
1 3
泥石流 、 崩塌等地质灾害发生 , 这些地质灾害的发生产 生的外力必然会影响黄土窑洞其安全与稳定性 。降雨 对黄土窑洞 的破坏 的触发作用 是显然 的 , 经现场取样

浅议黄土的湿陷、震陷与液化

浅议黄土的湿陷、震陷与液化

浅议黄土的湿陷、震陷与液化1、引言黄土是第四纪沉淀物,具有一系列内部物质成分和外部形态的特征,不同于同时期的其他沉淀物。

黄土在我国分布较广,覆盖面积约为64万平方公里,占国土总面积的6.6%,有较厚的黄土覆盖层,其最厚可达400多米,而且主要分布在多地震的中西部地区。

在黄河中游地区,西起贺兰山,东到太行山,北起长城,南到秦岭几乎全部都被黄土覆盖,这里黄土发育最好,地层全、厚度大、分布连续,是我国黄土主要分布地区。

其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%[1][2]。

黄土地区的主要地震灾害有地震滑坡、液化和震陷。

黄土高原地区发育有南北地震带、华北地震带和祁连地震带, 该地区曾发生过许多中、强地震。

因此, 研究黄土的地震灾害及抗震措施, 无论是对社会稳定还是对经济发展, 都具有极其重要的意义。

2、湿陷、震陷与液化的概念黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏,产生显著的附加下沉,其强度也随之明显降低,黄土的这种性质称为湿陷性。

湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。

震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。

震陷的宏观现象是地震引起的地面沉陷。

不仅软粘土(包括黄土)会发生震陷,砂土也可能发生震陷。

液化是在人类的生活和生产实践中对土体突然丧失承载能力和强度,并发生流动现象的认识过程中产生的。

黄土液化与砂土液化的定义相同, 即饱和黄土在动荷载(如地震)作用下产生超孔隙水压力, 同时土中的有效应力降低, 当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%(此时与砂土液化有差异) 时, 土中的有效应力降为零, 即可发生液化[3]3、产生机理湿陷性黄土发生湿陷的原因是很复杂的,其湿陷过程是一个复杂的物理化学过程。

产生湿陷的原因必须从内因和外因来分析[4]~[6]。

湿陷性黄土只所以能够产生湿陷,首先是因为它含约60%的粉粒,组织结构是粉粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔结构,空隙比较大,这为产生湿陷提供了充足的空间条件;其次是湿陷性黄土富含水溶盐,颗粒间存在加固凝聚力,它遇水后降低或消失,这为湿陷时的黄土颗粒运移创造了必要的条件;最后是湿陷性黄土含有适量的粘粒,其遇水有膨胀性,体积增大,能够使湿陷性黄土颗粒移动,并能使土的抗剪强度明显降低。

窑洞抗震构造措施

窑洞抗震构造措施

窑洞抗震构造措施引言窑洞是中国古代一种特殊的建筑形式,其具有独特的抗震性能。

然而,由于窑洞的结构特点及其在地震中的表现,我们在设计和建造窑洞时需要采取一系列的抗震构造措施来提高其抗震性能,保障建筑的安全性。

本文将对窑洞抗震构造措施进行详细讨论。

窑洞的结构特点窑洞是一种地下建筑形式,通常以半地下室和半地上的方式建造,具有以下几个结构特点:1.地下部分:窑洞的地下部分一般采用多层次的建筑形式,以增加结构的稳定性和承载能力。

2.半地上部分:窑洞的半地上部分通常由砖石、石材等材料建造,形成拱顶或穹窿结构。

这种结构形式能够均匀分散地震作用的力量,提高抗震性能。

3.刚性承重结构:窑洞采用坚固的石材或砖石等材料建造,其自身具有较高的抗震能力。

窑洞抗震构造措施为了提高窑洞的抗震性能,我们需要采取如下的抗震构造措施:1. 加固基础窑洞的基础是保证其稳定性和抗震性的重要组成部分。

为了加固基础,我们可以采用以下方法:•增加基础的面积,以增加承载能力和稳定性。

•使用钢筋混凝土加固基础,以提高其抗震能力。

2. 加强墙体结构窑洞的墙体结构是其抗震性能的重要组成部分。

为了加强墙体结构,我们可以采用以下方法:•加固墙体的连接处,使用钢筋等材料加固墙体的横向连接,增加其整体刚度。

•在窑洞的内部设置抗震支撑结构,增加墙体的耐震能力。

3. 设计合理的拱形结构窑洞采用拱形结构的半地上部分能够均匀分散地震作用的力量,提高其抗震性能。

为了设计合理的拱形结构,我们可以采用以下方法:•使用优质的石材或砖石建造拱顶,以增加其承载能力和耐震能力。

•设计合理的拱顶几何形状和尺寸,以提高其稳定性。

4. 加强屋顶结构窑洞的屋顶结构也是其抗震性能的重要组成部分。

为了加强屋顶结构,我们可以采用以下方法:•使用高强度的建筑材料,如砖石、钢筋混凝土等,以增加屋顶的承载能力。

•设计合理的屋顶形式,如圆顶、拱顶等,以提高其抗震性能。

结论通过采取上述的窑洞抗震构造措施,我们可以提高窑洞的抗震性能,保障其在地震中的安全性。

黄土地区地震滑坡的分布特征及其影响因素分析

黄土地区地震滑坡的分布特征及其影响因素分析
1654 年天水南 8 0 级、1718 年通渭 7 5 级、1920 年海原 8 5 级、1927 年古浪 8 0 级等 4
[ 收稿日期] 2004 11 30; [ 修定日期] 2005 04 07。 [ 项目类别] 地震科学联合基金资助项目( 103101) , 中国地震局兰州地震研究所论著编号: 42004070。 [ 第一作者简介] 陈永明, 男, 1965 年生, 副研究员, 硕士; 主要从事地震地质、工程地震和地震灾害研究。
第 21 卷 第 2 期( 235~ 243) 2005 年 6 月
中国地震
EARTHQUAKE RESEARCH IN CHINA
[ 文章编号] 1001 4683( 2005) 02 235 09
Vol. 21 No. 2 Jun. 2005
黄土地区地震滑坡的分布特征 及其影响因素分析
陈永明1) , 2) 石玉成1) , 2) 刘红玫1) , 2) 卢育霞1), 2)
1 黄土地区地震滑坡的展布特征
1 1 黄土地震滑坡的主要类型 按黄土滑坡的物质组成及滑动面位置分为: 黄土内部滑坡、黄土- 基岩层面滑坡和黄土
- 基岩混合滑坡。 按黄土滑坡体积分为: 小型滑坡( < 3 万 m3) 、中型滑坡( 3~ 50 万 m3) 、大型滑坡( 50~
300 万 m3 ) 和特大型滑坡( > 300 万 m3 ) 。 1 2 几次地震诱发的黄土滑坡分布及发育特征
6
29
22
5
62
( 9 68) ( 46 78) ( 35 48) ( 8 06)
23
18
2
43
0
( 53 49) ( 41 86) ( 4 65)
1 3 黄土地区地震滑坡的展布特征

地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析

地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析

地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析地震是地球内部能量释放的一种自然现象,它对地壳产生剧烈的震动,对人类的生产和生活带来了巨大影响。

而黄土斜坡作为一种常见的工程地质问题,其在地震中的稳定性分析尤为重要。

本文将从细观结构特性的角度出发,对地震作用下的黄土斜坡稳定性进行分析。

黄土是一种由粘土矿物、石英和长石等颗粒组成的土壤,其颗粒结构呈现出孔隙结构疏松、颗粒间连接性差的特点。

这种结构特性使黄土在地震作用下易发生液化,使得斜坡稳定性受到极大影响。

因此,细观结构特性的研究能够更好地理解黄土在地震中的力学行为。

首先,对黄土的细观结构进行分析。

黄土颗粒之间存在部分均质或非均质接触,这种接触状态对于土壤的力学性质起着至关重要的作用。

在地震波作用下,震动会导致颗粒之间的微小应力变化,进而引发黄土内部颗粒的重新排列。

这导致黄土的孔隙度和排水性能发生改变,从而影响了其稳定性。

其次,考虑黄土的微观结构对地震作用下斜坡稳定性的影响。

由于黄土颗粒结构疏松,其孔隙度和排水性能在地震中容易发生变化。

在地震发生时,颗粒之间的接触状态会发生改变,导致黄土的内摩擦角和抗剪强度变化。

此外,震动还会引发黄土孔隙水的流动,造成黄土液化现象。

正是基于以上细观结构特性的变化,我们可以对黄土斜坡在地震作用下的稳定性进行分析。

在评估斜坡稳定性时,我们需要考虑地震荷载的大小和作用方向,以及黄土内部颗粒间接触状态的改变。

通过数值模拟或物理试验,可以模拟地震时黄土内部的应力变化和孔隙水流动状况,进而对斜坡的稳定性进行评估。

此外,为了增强黄土斜坡的稳定性,可以采取一些有效的工程措施。

例如,在斜坡表面设置防护措施,如铺设石笼网或喷涂防护材料,来增加斜坡的抗震能力;另外,可以采取加固措施,如钢筋混凝土墙等,来提高斜坡的整体强度和稳定性。

综上所述,黄土斜坡在地震作用下的稳定性分析需要考虑细观结构特性的变化。

强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律

强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律

强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律摘要:黄土作为一种常见的黏土地质材料,常被用作天然边坡的填料。

然而,黄土具有较强的液化和动力失稳的倾向。

在地震活跃区,地震震源的强烈振动将对含裂隙黄土斜坡产生显著的动力响应,可能引起其失稳甚至崩塌。

本文研究了强震作用下含裂隙黄土斜坡的动力响应特征与变形失稳演化规律,并提出了相应的预测与防治措施。

通过合理的监测与预测,可以有效减少地震对含裂隙黄土斜坡的影响,提高人们对工程施工中潜在地质灾害的认识与防范能力。

关键词:强震作用;含裂隙黄土;斜坡;动力响应;变形失稳1. 引言黄土是一种古老的地质材料,广泛分布于我国西北地区。

它的特点是质地松散、孔隙度高、含水量大、易液化、易发生塌陷等。

其中,含裂隙的黄土斜坡尤为危险,因为裂隙使黄土的抗剪强度明显降低,容易受到外界振动的影响而发生动力失稳。

在地震活跃区域,强烈的地震震源振动将对斜坡产生巨大的动力作用,可能导致含裂隙黄土斜坡的崩塌和地质灾害的发生。

2. 强震作用下的动力响应特征2.1 动力位移响应在地震作用下,含裂隙黄土斜坡的动力位移响应是一项重要的指标。

当地震震源振动频率与斜坡的固有频率接近时,斜坡会产生共振现象,动力位移呈现出较大的幅值。

2.2 动力剪应力响应地震震源振动产生的地震波在穿过黄土体时,会产生剪切力作用于黄土颗粒之间,导致黄土发生剪应力响应。

当剪应力超过黏聚力与内摩擦角之和时,黄土会发生剪切破坏。

3. 变形失稳演化规律3.1 动力变形演化规律含裂隙黄土斜坡在强震作用下会发生动力变形,其演化规律可分为三个阶段:初始时期、加速发展期和失稳破坏期。

初始时期,斜坡呈现稳定状态,但随着动力作用的增加,斜坡开始发生位移和变形。

加速发展期,位移速度和变形幅度呈指数增加,这是斜坡动力失稳的前兆。

失稳破坏期,斜坡发生剧烈位移和变形,可能导致崩塌和地质灾害的发生。

汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析

汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析

第40卷 第3期2018年6月地 震 工 程 学 报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A LV o l .40 N o .3J u n e ,2018收稿日期:2017-07-04基金项目:中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(2017Q J G J 08);中国地震局创新团队发展计划资助;甘肃省青年科技基金计划(1606R J Y A 228);国家自然科学基金(51608496) 作者简介:夏 坤(1985-),女,助理研究员,博士研究生,主要从事结构工程等方面的研究㊂E -m a i l :x i a k u n x i a k u n @163.c o m ㊂夏坤,张令心,董林.汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析[J ].地震工程学报,2018,40(3):504-511.d o i :10.3969/j.i s s n .1000-0844.2018.03.504X I A K u n ,Z HA N GL i n g x i n ,D O N G L i n .E a r t h q u a k eR e s p o n s eA n a l y s i s f o rL o e s sS i t e s i nF a r -F i e l do f W e n c h u a nE a r t h q u a k e [J ].C h i n aE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g J o u r n a l ,2018,40(3):504-511.d o i :10.3969/j.i s s n .1000-0844.2018.03.504汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析夏 坤1,2,张令心1,董 林2(1.中国地震局工程力学研究所,中国地震局地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江哈尔滨150080;2.中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州730000)摘要:在实际场地钻孔资料的基础上,选取和构造45个有代表性的典型场地剖面,利用一维等效线性化波动方法,计算各个场地在三种不同强度地震动输入下的地表加速度反应㊂结果表明:(1)在远场地震动作用下,黄土场地P G A 较大,反应谱平台范围较宽,集中在0.2~0.6s ;(2)随着黄土覆盖厚度的增加,P G A 减小,但对于自振周期大于一定范围的结构物震害加重;(3)对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土厚度在20~100m 时,随厚度的增加,反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,特征周期放大1.1~1.25倍㊂关键词:汶川地震;远场地震动;黄土场地;覆盖厚度;峰值加速度;反应谱中图分类号:T U 435 文献标志码:A 文章编号:1000-0844(2018)03-0504-08D O I :10.3969/j.i s s n .1000-0844.2018.03.504E a r t h q u a k eR e s p o n s eA n a l ys i s f o rL o e s s S i t e s i n F a r -F i e l d o fW e n c h u a nE a r t h qu a k e X I A K u n 1,2,Z HA N GL i n gx i n 1,D O N GL i n 2(1.K e y L a b o r a t o r y o f E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g a n dE n g i n e e r i n g V i b r a t i o n ,I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g Me c h a n i c s ,C h i n aE a r t h q u a k eA g e n c y ,H a r b i n150080,H e i l o n g j i a n g ,C h i n a ;2.K e y L a b o r a t o r y o f L o e s sE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g ,L a n z h o uI n s t i t u t e o f S e i s m o l o g y ,C E A ,L a n z h o u730000,G a n s u ,C h i n a )A b s t r a c t :I n r e c e n t y e a r s ,s e v e r a l s t u d i e sh a v eb e e nc o n d u c t e do nt h ee f f e c to f f a r -f a u l t g r o u n d m o t i o n s o n d e e p s o f t s o i l s i t e s ;h o w e v e r ,r e l e v a n t r e s e a r c hw o r k s f o r t h i c k l o e s s s i t e s a r e s t i l l s e l -d o m.T h eL o e s sP l a t e a u i s s e a t e do n t h eu p pe r a n d m i d d l e s t r e a mof t h eY e l l o w R i v e r i nN o r t h C h i n a ,c o v e r i ng a na r e ao f 440000k m 2,a n dth e t hi c k n e s so f l o e s s i su p toa b o v e500m e t e r s .M o r e t h a n1.4m i l l i o n p e o p l eh a v eb e e nk i l l e db y t h e e a r t h q u a k e s i n t h i s r e g i o n ,a m o n g wh i c h i s t h eW e n c h u a n M S 8.0e a r t h q u a k eo f 2008,w h i c hl e dt oc o l l a p s eo f i n f r a s t r u c t u r e s ,t r e m e n d o u s c a s u a l t i e s ,a n de c o n o m i c l o s s e s .H o w e v e r ,a c c o r d i n g t of i e l di n v e s t i g a t i o n s ,o b s e r v a t i o n s ,a n d a n a l y s e s ,t h e c o l l a p s e a n dd a m a g e o f b u i l d i n g sw e r e n o t o n l y c a u s e db yp o o r s e i s m i c p e r f o r m a n c e o r l a n d s l i d e s ,b u t a l s ob y a m p l i f i e d e f f e c t s o f s i t e c o n d i t i o n s ,t o p o g r a p h y,a n d t h i c k n e s s o f l o e s sd e p o s i t o n g r o u n dm o t i o n.I n t h i s p a p e r,t o e x p l o r e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a m p l i f i c a t i o n f a c t o r s a n ds i t e c o n d i t i o n s i n t e r m s o f t h i c k n e s s o f l o e s s d e p o s i t,w e c h o s e a t y p i c a l l o e s s s i t e f o r n u m e r i-c a l a n a l y s i s.B a s e d o n t h e d r i l l i n g d a t a o f a c t u a l e n g i n e e r i n g s i t e s,t h i s p a p e r s e l e c t s45t y p i c a l s i t e p r o f i l e s.U s i n g t h e o n e-d i m e n s i o n a l e q u i v a l e n t l i n e a r f l u c t u a t i o n m e t h o d,t h e g r o u n ds u r f a c e a c-c e l e r a t i o n r e s p o n s e s o f e a c h s i t ew e r e c a l c u l a t e du n d e r t h e i n p u t o f g r o u n dm o t i o n sw i t h t h r e e d i f-f e r e n t i n t e n s i t i e s.T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h e f o l l o w i n g:(1)U n d e r t h e f a r-f i e l d g r o u n dm o t i o n,t h e P G A o f l o e s s s i t e i s l a r g e,a n d t h e p l a t f o r mo f r e s p o n s e s p e c t r u mi sw i d e,m o s t l y i n0.2~0.6s;(2)t h e P G A d e c r e a s e sw i t h i n c r e a s e i n t h e l o e s s t h i c k n e s s,b u t t h e e a r t h q u a k e d a m a g e o n s t r u c-t u r e sw i t hn a t u r a l p e r i o d s a b o v e a c e r t a i nr a n g e i s a g g r a v a t e d;(3)f o r t h i c k l o e s s a r e a sw i t h o u t t o p o g r a p h y,w i t h i n c r e a s e o f t h e l o e s s t h i c k n e s s(20~100m),t h ev a l u eo f t h ed e s c e n d i n g s e g-m e n t o f r e s p o n s e s p e c t r u ma m p l i f i e s1.1~1.4t i m e s,a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c p e r i o d a m p l i f i e s1.1~1.25t i m e s.T h en u m e r i c a l r e s u l t i s b a s i c a l l y c o n s i s t e n tw i t h t h e f i e l d i n v e s t i g a t i o n;t h e r e f o r e,i ti s o f g r e a t s c i e n t i f i c a n d p r a c t i c a l i m p o r t a n c e i n e a r t h q u a k e e n g i n e e r i n g f o r s e i s m i c f o r t i f i c a t i o n i n l o e s s r e g i o n s.K e y w o r d s:W e n c h u a ne a r t h q u a k e;f a r-f i e l d g r o u n d m o t i o n;l o e s ss i t e s;o v e r b u r d e nt h i c k n e s s;p e a k g r o u n d a c c e l e r a t i o n;r e s p o n s e s p e c t r u m0引言近些年发生的几起大地震,如1985年M i-c h o a c a n㊁1999年集集㊁2003年T o k a c h i-o k i㊁2008年汶川地震等,其震害不仅分布在近断层区,远场结构的损失也相当严重,尤其是高层建筑㊁核电站(厂)和大型水坝等长周期结构的破坏明显㊂这些结构对大震远场地震动较为敏感,它们的抗震设计需要考虑大震远场地震动的影响㊂但由于远场地震动,特别是远场长周期地震动实测记录的缺乏,目前国内外对大震远场地震动特性的研究尚不成熟㊂同时,由于土层条件对地表地震动有明显的影响,直接决定着人们对设计地震作用的估计,所以这方面的研究一直受到地震工作者的高度重视,并在此方面进行了诸多研究[1-4]㊂以往研究表明,土层对地震动的放大作用并不完全随覆盖层厚度的增大而增大,其增大的幅值也并不完全随基底输入强度的增大而增大㊂薄景山等[5-6]指出,在不存在软弱夹层的情况下,地震动峰值加速度和反应谱平台值随覆盖层厚度的增加先增大后减小,从他们的计算模型得出增大的极值在覆盖层厚度15m左右,当覆盖层厚度大于15m时放大作用逐步减小,当大于30m时,其变化对地表加速度峰值的影响不大㊂之后众多的学者选择不同的计算模型,使用不同的方法在覆盖层厚度对地表地震动的影响上做了很多研究[7]㊂但对于黄土地区而言,其特有的地形地貌特征㊁土层结构以及物质组成等决定了该地区的地震地面运动规律有其自身的特性㊂本文以实际场地为例,从地表地震反应的角度进行土层地震反应分析,重点研究远场地震动㊁输入地震动峰值及黄土覆盖厚度等对场地地表峰值加速度及反应谱的影响,提出在黄土地区结构抗震设计中应考虑厚黄土覆盖对地震动的放大效应的建议,以期为黄土场地地表地震动设计参数的选取提供参考㊂1计算模型1.1计算剖面的选取与构造为充分反映黄土厚度对地表加速度的影响,在详细研究了甘肃省100多个实际工程场地钻孔资料的基础上,结合场地的工程地质特征,选取了有代表性的典型高阶地黄土场地㊂其地层构造依次为黄土㊁卵石㊁基岩,覆盖层厚度59m,黄土厚度57m,在勘探过程中未发现地下水,属Ⅱ类场地㊂表1为所选场地土层剖面基本情况㊂同时构造了黄土厚度分别为20㊁40㊁60㊁80和100m的土层计算剖面㊂1.2计算参数的选取土层地震反应分析采用一维等效线性化波动方法,计算所需参数为各土层的剪切波速㊁密度及动参数㊂各类土的剪切波速采用钻孔测试实际值㊂黄土的干密度采用室内土工试验结果[8],这里仅给出密505第40卷第3期夏坤,等:汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析表1 场地土层的基本资料T a b l e 1 B a s i c i n f o r m a t i o no f s i t e s o i l s岩土名称深度/m 横波波速v S/(m ㊃s-1)深度/m 横波波速v S/(m ㊃s-1)深度/m 横波波速v S/(m ㊃s-1)深度/m 横波波速v S/(m ㊃s-1)岩土特征1175183363639250494218920354384225148042032238940431524786198243894244053490黄土8212263564444954489102302837846458554941224530392474675649814280324024847657480163203441949485中硬,土黄色,以可塑为主,稍湿㊂58476卵砾石5949860502坚硬,青灰色,稍湿,呈扁平的圆状,骨架颗粒成分主要为石英岩㊁砂岩及少量花岗岩等,中密~稍密,以中密为主㊂度大致范围:黄土状粉土(0~10m )为1.75~1.95g/c m 3,离石黄土(10~56.5m )为2.0~2.4g /c m 3;卵石的密度采用经验值(2.4g /c m 3)给出㊂黄土厚度为20m ㊁40m 的计算剖面中,各层土的剪切波速和密度采用实际测试结果㊂黄土厚度为60m ㊁80m ㊁100m 的计算剖面中,厚度大于实际黄土厚度57m 以上的,剪切波速采用黄土厚度55~57m 土层的平均值,密度采用黄土厚度55~57m土层的实验值㊂场地土类中黄土的动剪切模量比和阻尼比按实验结果给出[9],卵石的动剪切模量比和阻尼比按地区经验值给出[10]㊂表2给出了各类土在相应剪应表2 各类土在相应剪应变下的剪模比和阻尼比值T a b l e 2 T h e s h e a rm o d u l u s r a t i o a n dd a m p i n g r a t i o o f e a c hk i n do f s o i l u n d e r c o r r e s p o n d i n g sh e a r s t r a i n 土类参数剪应变γ/(ˑ10-4)0.050.10.5151050100黄土状粉土G /G m a x0.99540.99080.95590.91540.68410.51980.17800.09770~10m ξ0.00540.01040.04140.06570.12400.13950.15500.1572离石黄土G /G m a x 0.99750.99500.97570.95260.80060.66750.28650.167210m 以下ξ0.00400.00780.03290.05500.11840.13830.15990.1630卵石G /G m a x0.99000.97000.90000.85000.70000.55000.32000.2000ξ0.00400.00600.01900.03000.07500.09000.11000.1200变下的剪切模量比和阻尼比㊂1.3 基岩输入地震动为充分反映近㊁远场地震动对远震区黄土场地地震效应的影响,基岩输入地震动选用汶川地震三条实际强震动记录㊂记录的台站分布情况见图1,地震动时程曲线见图2㊂同时为了解输入地震动的频谱特性,图3给出了3条基岩输入地震动的傅里叶幅值谱㊂由图2可以看出:(1)与近场地震动相比,远场地震动的周期变长,地震动部分时段的波形呈类似正弦曲线的形态,如静宁地震动50s 后,地震波波形似正弦曲线,地震动有明显的长周期成分;(2)远场地震动加速度峰值远小于近场地震动,如静宁地震动加速度峰值仅为郫县近场地震动的1/15㊂由图3可以发现:郫县地震动高频分量丰富,主图1 甘肃境内获取主震记录的台站分布F i g.1 D i s t r i b u t i o no f s t a t i o n sw i t hm a i n s h o c k r e c o r d s i nG a n s u p r o v i n c e605 地 震 工 程 学 报 2018年图2 基岩输入地震动时程曲线F i g .2 A c c e l e r a t i o n t i m eh i s t o r y c u r v e su n d e r t h e i n pu t o f g r o u n dm o t i o n f r o mt h eb e d r o ck 图3 基岩输入地震动傅里叶幅值谱F i g .3 F o u r i e r a m p l i t u d e s p e c t r au n d e r t h e i n pu t o f g r o u n dm o t i o n f r o mt h eb e d r o c k 要分布在0.6~1.1H z ,卓越频率为1.05H z ;而临潭和静宁地震动则低频分量丰富,其中临潭地震动主要分布在0.15~1.1H z ,卓越频率为1.08H z;静宁地震动主要分布在0.1~1H z ,卓越频率为0.2H z ㊂需说明的是,高层㊁超高层建筑的自振周期通常在1~10s 左右,而临潭和静宁基岩地震动的优势频率范围主要在0.1~1.0H z 间,其对建在基岩场地上㊁周期在1~10s 左右的高层建筑较敏感,易产生共振或类共振现象,使高层建筑结构的震害严重㊂分析过程中,为了排除各地震动由于峰值不同对地表地震动反应产生的影响,将基岩输入地震动峰值按照‘建筑抗震设计规范(G B 50011-2010)“[11]中Ⅵ度罕遇㊁Ⅶ度罕遇和Ⅷ度罕遇地震动作用下地震加速度时程曲线峰值125c m /s 2㊁220c m /s 2㊁400c m /s2进行调整,并对各计算剖面进行地震反应分析㊂2 计算结果对构造的不同黄土覆盖厚度的5个土层计算剖面,输入汶川地震的近㊁远场3条地震动,并将基岩输入地震动峰值按照上节所述方法进行调整,共进行了45种计算模型的场地地震反应计算分析㊂2.1 地表加速度反应峰值计算结果经计算,得到各地震动输入下不同黄土厚度地表峰值加速度(图4),并将地表峰值加速度与基岩地震动输入峰值加速度相比,得到各地震动输入下不同黄土厚度的土层地震动放大系数(图5)㊂图4 不同黄土覆盖厚度地表加速度反应峰值F i g.4 P e a k g r o u n da c c e l e r a t i o nu n d e r d i f f e r e n t l o e s s t h i c k n e s s 705第40卷第3期 夏 坤,等:汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析图5不同黄土覆盖厚度土层地震动放大系数F i g.5 A m p l i f i c a t i o n f a c t o r s o f g r o u n dm o t i o nu n d e r d i f f e r e n t l o e s s t h i c k n e s s从图4和图5可以看出:(1)在长周期㊁低频成分丰富的地震动(如临潭地震动)作用下,峰值加速度最大,且随输入地震动峰值的增加,峰值加速度呈增大趋势,远场地震动起到了明显的放大作用㊂(2)黄土厚度从20m增加到100m的过程中,土层地震动放大系数均大于1,说明场地土本身对地震动具有放大作用;且输入的地震动峰值越小,场地土对地震动的放大效应越显著㊂(3)随黄土厚度的增加,地表峰值加速度及土层地震动放大系数大致呈递减趋势,说明黄土的存在在一定程度上具有减震作用㊂同时在峰值400 c m/s2地震动作用下,黄土厚度小于80m时减震作用尤为显著㊂但对于距离震中最远的静宁地震动,黄土厚度大于80m时地表峰值加速度及土层放大系数随厚度的增加而增大,说明远震区厚黄土场地对大地震有明显的放大作用㊂综上,地表峰值加速度随黄土厚度的增大而减小,体现了地震动或地震反应在传播过程中随距离的增大而衰减㊂另外,在远震区黄土达到一定厚度时,地表峰值加速度及土层放大系数随黄土厚度的增加而增大,体现了局部场地条件对地震动或地震反应的影响,说明远场较厚黄土地区对地震动起放大作用㊂这也是汶川地震中远场黄土地区(如宝鸡㊁庆阳等地区)出现烈度异常的主要原因之一㊂2.2地表加速度反应谱计算结果为便于说明问题,仅给出黄土厚度为20m㊁60 m和100m时地表加速度归一化反应谱对比情况(图6~图8)㊂同时,为定量分析反应谱特征周期变化情况,反应谱特征周期按式T g=4.44ˑ(v m a x/ A m a x)计算[12],其结果见图9㊂从图6~图9可以看出:(1)随黄土厚度的增加,加速度反应谱上升段和平台段的谱值减小,而下降段的谱值增大㊂(2)随黄土厚度增加,加速度反应谱特征周期均呈线性递增趋势㊂其中在静宁地震动作用下反应谱的特征周期最大,随黄土厚度增加的增幅也最大㊂郫县和临潭地震动作用下的反应谱特征周期较接近㊂(3)郫县地震动作用下,反应谱在周期0.4~ 0.6s的谱值较大,且在0.3s和0.9s的谱值也较大,对地面上固有周期为0.4~0.6s的建筑物将有较大反应,对固有周期为0.3s和0.9s左右的建筑物反应也较大㊂临潭地震动作用下,反应谱在周期0.2~0.6s谱值较大,对地面上固有周期为0.2~0.6s图6郫县地震动作用下不同黄土覆盖厚度地表加速度放大系数反应谱F i g.6 A c c e l e r a t i o na m p l i f i c a t i o n f a c t o r s p e c t r a o f d i f f e r e n t l o e s s t h i c k n e s su n d e rP i x i a n g r o u n dm o t i o n 805地震工程学报2018年图7 临潭地震动作用下不同黄土覆盖厚度地表加速度放大系数反应谱F i g .7 A c c e l e r a t i o na m p l i f i c a t i o n f a c t o r s pe c t r a of d i f f e r e n t l o e s s t h i c k n e s su n d e rL i n t a ng r o u n dm o t i on 图8 静宁地震动作用下不同黄土覆盖厚度地表加速度放大系数反应谱F i g .8 A c c e l e r a t i o na m p l i f i c a t i o n f a c t o r s p e c t r a o f d i f f e r e n t l o e s s t h i c k n e s su n d e r J i n g n i n ggr o u n dm o t i on 图9 不同黄土覆盖厚度地表加速度反应谱特征周期F i g .9 C h a r a c t e r i s t i c p e r i o d s o f a c c e l e r a t i o n r e s p o n s e s pe c t r au n d e r d if f e r e n t l o e s s t h i c k n e s s 的建筑物将有较大反应㊂静宁地震动作用下,反应谱在周期0.25~0.5s 谱值较大,此外在周期为1s 左右谱值也较大,对地面上固有周期为0.25~0.5s 的建筑物将有较大反应,对于固有周期为1s 左右的建筑物反应也较大㊂参考文献[13]中指出的 多条输入地震加速度记录的平均地震影响系数与振型分解反应谱所使用的地震影响系数曲线相比在统计意义上相符,需在各周期点上相差不超过20%,才能达到工程上精度要求㊂本文设定不同黄土覆盖厚度下的地震反应谱值差Δβ,即一定条件下两种工况计算出的加速度反应谱对比时,相同各周期点上的地震影响系数相差不大于20%,则认为其对地震动无影响,否则认为黄土覆盖厚度变化导致的地表地震反应变化对结构影响显著㊂设定参数Δβ=(β100-β20)/β20及Δβ'=(β60-β20)/β20,其中β100㊁β60㊁β20分别代表黄土覆盖厚度为100m ㊁60m 和20m 各周期点反应谱值㊂用该方法对图6~图8中的反应谱进行计算,其结果见图10~图12㊂905第40卷第3期 夏 坤,等:汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析图10 郫县地震动作用下地震反应谱值差F i g .10 T h e d i f f e r e n c e o f s p e c t r a l a m pl i t u d e su n d e rP i x i a n g r o u n dm o t i on 图11 临潭地震动作用下地震反应谱值差F i g .11 T h e d i f f e r e n c e o f s p e c t r a l a m pl i t u d e su n d e rL i n t a n g r o u n dm o t i on 图12 静宁地震动作用下地震反应谱值差F i g .12 T h e d i f f e r e n c e o f s p e c t r a l a m p l i t u d e su n d e r J i n g n i n ggr o u n dm o t i o n 从图10~图12可以看出:(1)郫县地震动作用下,黄土厚度增加至60m ,加震和减震分界线是0.5s ,地震动输入400c m /s2,对于自振周期大于1s 的结构物震害加重㊂黄土厚度增加至100m ,0.5s 是结构物加震和减震的周期分界线,地震动输入400c m /s2,对于自振周期大于0.75s 的结构物震害加重㊂(2)临潭地震动作用下,黄土厚度增加至60m ,加震和减震分界线分别是0.37s ㊁0.4s 和0.45s,地震动输入400c m /s 2,对于自振周期大于0.9s 的结构物震害加重㊂黄土厚度增加至100m ,加震和减震分界线分别为0.37s ㊁0.4s 和0.4s,地震动输入125c m /s 2和220c m /s 2,对于自振周期大于0.5s的结构物震害加重;地震动输入400c m /s2,对于自振周期大于0.6s 的结构物震害加重㊂(3)静宁地震动作用下,黄土厚度增加至60m ,加震和减震分界线分别是0.4s ㊁0.4s 和0.5s,地震动输入125c m /s 2和220c m /s2,对于自振周期大于0.5s 和大于0.6s 的结构物震害加重;地震动输入400c m /s 2,对于自振周期大于0.6s 的结构物震害加重㊂黄土厚度增加至100m ,加震和减震分界线分别是0.4s ㊁0.4s 和0.5s ,地震动输入125c m /s 2和220c m /s 2,对于自振周期大于0.5s 的结构物震害加重尤为显著;地震动输入400c m /s2,对于自振周期大于0.6s 的结构物震害加重,特别是自振周期大于1s 范围的结构物加震尤为显著㊂综上可见,黄土厚度对地表地震动峰值和反应谱都有影响,而且这种影响是不可忽视的㊂基于015 地 震 工 程 学 报 2018年图6~图12的分析结果,提出在黄土地区结构抗震设计中应考虑黄土厚度对地震动放大效应的建议:对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土覆盖层厚度大于20m时,反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,特征周期放大1.1~1.25倍㊂3结论(1)在远场地震动作用下,黄土场地地表加速度反应较大,反应谱平台范围较宽,集中在0.2~ 0.6s,且对地面上固有周期为1s左右的建筑物反应较大;地震动输入峰值越大,地表峰值加速度就越大,反应谱平台范围越宽,特征周期越长,加震和减震分界线周期越大,远场地震动对场地地震动起到了明显的放大效应㊂(2)随黄土厚度增加,加速度反应谱特征周期呈线性递增趋势,反应谱上升段和平台段出现减震现象;黄土厚度越大,地震动输入越大,减震作用越显著㊂(3)黄土厚度增加,虽然P G A减小,但对于自振周期大于一定范围的结构物震害加重㊂黄土厚度增加至60m,周期大于0.6s时加震明显;黄土厚度增加至100m,周期大于0.5s时加震尤为显著,应引起重视㊂(4)黄土覆盖厚度对地表地震动峰值和反应谱都有影响,且这种影响是不可忽视的㊂基于本文研究结果,提出在黄土地区结构抗震设计中应考虑厚黄土覆盖对地震动的放大效应的建议,即对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土覆盖层厚度在20~100m 时,随黄土厚度的增加,其对反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,对特征周期放大1.1~1.25倍㊂抗震设计时应考虑黄土覆盖层厚度对地震动的放大效应㊂参考文献(R e f e r e n c e s)[1]胡聿贤.地震工程学[M].北京:地震出版社,2006.HU Y u x i a n.E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g[M].B e i j i n g:S e i s m o l o g i-c a l P r e s s,2006.[2]王兰民,吴志坚.岷县漳县6.6级地震震害特征及其启示[J].地震工程学报,2013,35(3):401-412.WA N GL a n m i n,WUZ h i j i a n.E a r t h q u a k eD a m a g eC h a r a c t e r i s-t i c so ft h e M i n x i a n Z h a n g x i a n M S6.6E a r t h q u a k ea n dI t sL e s s o n s[J].C h i n a E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g J o u r n a l,2013,35(3):401-412.[3]陈党民,段蕊.场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析[J].地震工程与工程振动,2013,33(1):24-30.C H E ND a n g m i n,D U A N R u i.A m p l i f i c a t i o nE f f e c t s o f S i t eC o n d i t i o n s o nG r o u n dP e a kA c c e l e r a t i o n s[J].E a r t h q u 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[12]廖振鹏.地震小区划 理论与实践[M].北京:地震出版社,1989.L I A OZ h e n p e n g.S e i s m i cM i c r o z o n a t i o n T h e o r y a n dP r a c-t i c e[M].B e i j i n g:S e i s m o l o g i c a l P r e s s,1989.[13]王亚勇.建筑抗震设计规范算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.WA N G Y a y o n g.E x a m p l e so fS e i s m i cD e s i g nC o d eo fB u i l d-i n g s[M].B e i j i n g:C h i n aA r c h i t e c t u r e&B u i l d i n g P r e s s,2006.115第40卷第3期夏坤,等:汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析。

穿黄隧洞地基地震反应分析与液化可能性评价

穿黄隧洞地基地震反应分析与液化可能性评价

程 中地基 土层 易产生 不均 匀地震 响应及 不均 匀的地震
的三维 非线 性有效 应力 地震反 应分 析和评 价方 法。采 用 了真 非线性 动力 本 构模 型 , 入 了考 虑 隧 洞 和土 的 引
残余 变形 , 因此将 引起 隧洞结 构变形 , 导致 接缝 张开或
收稿 日期 :01 2 0—0 6—1 8
段总 长度 4 2k 以上 。穿 黄工 程 是南 水 北 调 中线 一 . m
期总 干渠 的关键性 工 程 。隧 洞 采用 盾 构 方式 开 挖 , 双 层 砌衬 结构设 计 , 层为装 配式 管片拼 装结构 , 外 内层 为
现 浇 预 应 力 钢 筋 混 凝 土 衬分 别 承受 外 部 土水 压 力荷 载 和 内水 使
压 力荷 载。隧 洞最大 设计 内水 压约 0 5 P , 大外 . 1M a 最 水 压约 0 3 a .6MP 。外衬 环 向缝 间设 4根 M3 2螺 栓 , 轴 向缝 间共布 置 2 8根 M3 2螺 栓 , 准管 片上设 4根 。 标 穿 黄工程 场地基 本地震 烈度 为 Ⅶ度 。依 据地震 部 门 的地 震危 险性 评 估 ,0a超 越 概 率 5 的基 岩 设 计 5 % 峰值加 速度为 0 18g。 .5
第4 2卷 第 8期 20 1 1年 4 月
文 章 编 号 :0 1—4 7 2 1 ) 8—0 0 10 1 9( 0 1 0 1 2一O 5
人 民 长 江
Ya t e Ri e ng z vr
Vo . 2. . 1 4 No 8
Ap ., 201 r 1
对 穿黄 隧洞 段 地 基 进 行 了地 震 反应 分析 , 出 了地基 的加 速 度 反 应 、 力反 应 , 进 行 了地 基 的 液 化 可 能性 评 给 应 并 价 , 隧 洞结 构 的抗 震 设 计 提 供 了有 力 的理 论指 导 。 为

地震作用下多级黄土边坡稳定性分析

地震作用下多级黄土边坡稳定性分析

地震作用下多级黄土边坡稳定性分析地震作用下多级黄土边坡稳定性分析引言:黄土地广泛分布于中国西北地区,具有层状结构和发育特点,多级黄土边坡在地震作用下的稳定性问题一直备受关注。

地震是导致边坡破坏的主要因素之一,因此对多级黄土边坡在地震作用下的稳定性进行深入分析具有重要意义,能够为防止地震灾害提供理论依据。

一、多级黄土边坡的结构特点多级黄土边坡的结构相对复杂,一般由多个黄土层组成,层间由较弱的夹层粘土质土层分隔。

其稳定性主要受到自重、地震作用、强水作用等因素的共同影响。

二、地震作用对多级黄土边坡的影响地震作用引起的振动会导致多级黄土边坡土体发生变形和破坏,主要表现为土体的流动、变形等现象。

地震作用产生的惯性力和动水压力会增加边坡的不稳定性。

三、地震作用下多级黄土边坡的稳定性分析方法1. 土体动力学模型:通过建立地震作用下多级黄土边坡的土体动力模型,可以计算边坡在地震作用下受到的惯性力和动水压力。

2. 工程实例分析:选取现有的多级黄土边坡工程实例,对其在地震发生时的稳定性进行分析,研究地震作用对边坡的影响。

3. 数值模拟分析:借助现代地震工程软件,进行多级黄土边坡地震响应的数值模拟分析,通过模拟地震作用下的边坡变形,预测边坡的稳定性。

四、多级黄土边坡的抗震设计措施1. 强化土体稳定性:采取增加边坡稳定性的措施,如设置加固钢筋、注浆加固等。

2. 减小地震引起的振动幅值:通过减小地震动力对边坡的影响,如合理选择边坡的地理位置、采取降振措施等。

3. 设计合理的排水系统:合理设计排水系统,减小地震引起的动水压力对边坡稳定性的影响。

五、案例分析以某地为例,选取一座多级黄土边坡工程实例进行分析。

通过数值模拟分析,研究地震作用对边坡的稳定性影响,进而提出合理的抗震设计方案。

六、结论地震作用对多级黄土边坡的稳定性具有重要影响。

只有通过深入分析多级黄土边坡在地震作用下的稳定性,才能制定出科学合理的抗震设计措施。

这对于地震地区的黄土地工程建设和地震防灾具有重要意义。

下沉式黄土窑洞抗震加固及振动台试验研究

下沉式黄土窑洞抗震加固及振动台试验研究

下沉式黄土窑洞抗震加固及震动台试验探究专业品质权威编制人:______________审核人:______________审批人:______________编制单位:____________编制时间:____________序言下载提示:该文档是本团队精心编制而成,期望大家下载或复制使用后,能够解决实际问题。

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汶川地震黄土地区地震动特征分析

汶川地震黄土地区地震动特征分析

第36卷,第4期2020年10月 世 界 地 震 工 程WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGVol.36,No.4Oct.2020 收稿日期:2020-06-08; 修订日期:2020-06-30 基金项目:国家自然科学基金(No.51608496,No.51708525) 作者简介:夏坤(1985-),女,博士,副研究员,硕士生导师,主要从事防震减灾等方面的研究工作.E mail:xiakunxiakun@163.com文章编号:1007-6069(2020)04-0193-07汶川地震黄土地区地震动特征分析夏 坤,王 蕾,李方圆,董 林(河北工程大学土木工程学院,河北邯郸056038)摘 要:汶川地震黄土地区强地震动加速度峰值(PGA)较小,然而震害却较为严重,局部场地震害和地震动放大效应显著。

选取四川、甘肃及宁夏境内的部分强震动记录,探讨传播距离和场地条件对地震动的影响规律,重点研究黄土地区地震动幅值、频谱、持时特征以及对建筑结构的潜在影响,从地震动特征角度分析该地区震害相对较重的原因。

结果表明:汶川地震黄土地区地震动速度峰值较大,地震动中频分量和中长周期成分较为突出;黄土地区自振周期为0.3~1s以及3~4s(尤其是此周期内30~40层)的结构物地震反应将显著放大;设计地震分组为第三组的Ⅲ类黄土场地,加速度反应谱拟合曲线在周期1~3.5s谱值明显高于规范设计谱;黄土场地地表地震动拥有更长持时。

关键词:黄土地区;幅值特征;反应谱特征;持时特征;建筑震害影响中图分类号:P315.9 文献标识码:AStronggroundmotioncharacteristicsofloessareainWenchuanearthquakeXIAKun,WANGLei,LIFangyuan,DONGLin(SchoolofCivilEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China)Abstract:ThefieldinvestigationsoftheWenchuanearthquakeindicatedthatamplificationeffectsofsiteconditionsandtopographyongroundmotionwereveryobviousinloessregions.Thereisacommonquestionwhythesmallpeakgroundacceleration(PGA)didcauserelativelyseriousdamageofloessareainWenchuanEarthquake.Inthispaper,adetailedanalysisamongstationlogsofSichuan,GansuandNingxiainWenchuanearthquakewascarriedout,therelationsbetweengroundmotionandinfluencingfactorsintermsofpropagationdistanceandsiteconditionswereinvestigated,thecharacteristicsoftheiramplitude,responsespectrumanddurationandthepoten tialeffectontheearthquakedamagewereanalyzed.Theresultsshowthat:thepeakgroundvelocities(PGVs)ofloessareainWenchuanearthquakearebig,mediumfrequencyandmedium long periodcomponentrelativelyrich;thebuildingwithnaturalperiodabout0.3-1second(correspondingtothenaturalperiodsof3-10storiesbuild ingsmostlycommoninthemoderateandsmallcitiesandtownsofChina)and3-4second(especially,30-40storieshigh risebuildings)onthesoilsitesinloessregionswillundergoobviousamplificationeffect,butthelong periodbuildingwiththenaturalperiodgreaterthan5secondwilldonothavemucheffect;thepseudo accelerationspectrumofdesignearthquake-3thgroupandsite classⅢsignificantlylargerthanChinesedesignresponsespec trainperiod1-3.5s;alongwiththeincreaseofpropagationdistance,thebracketeddurationandenergydurationofstrongmotionincreases,sothatdurationofstrongmotiononthesoilsitesinloessregionswassignificantlypro longed.Keywords:loessarea;amplitudecharacteristic;responsespectrumcharacteristic;durationcharacteristic;poten tialeffectonearthquakedamage世 界 地 震 工 程第36卷引言我国拥有世界上分布面积最广、层厚最大和成因类型最复杂的黄土地区。

黄土震陷时微观结构随动应力变化分析

黄土震陷时微观结构随动应力变化分析

Ab t a t Loe sS m ir s r t a p r me e s c ul b bt i d we lby d a i t he mir sr c : s c o tuc ur l a a t r o d e o ane l el ng wih t c o- s r t r li a . Ba e n t s imi s tuc u a m ge s d o he es c ubsde c e p rme o o s s mpls t k n fom t i n e x e i nt f l e s a e a e r he Ton gwe l a t q k r a,we c ntt c os r c u a a a t r io d e r h ua e a e ou he mir t u t r lp r me e s,r s a c he o de l s e e rh t r ri s ne o c os r c u a a a e e s v re y c r e p nd ng t if r nt sn ve dy a c s r s a u s fmir t u t r lp r m t r a it o r s o i o d fe e i e wa n mi t e s v l e
裘 国 荣 ,石 玉 成 ,刘 红 玫
(. 1 中国地震局 兰州地震研 究所 , 肃 兰州 7 0 0 ; 甘 3 0 0 2 .中国地 震局地 震预 测研 究所 兰州科技创 新基 地 , 肃 兰 州 7 0 0 ) 甘 3 0 0
摘 要 : 过 黄 土微 观 结 构 图像 的 处理 可 以很 好 地 提 取 黄 土 微 观 结 构要 素 。 本 文取 通 渭 老 地 震 区的 通
mir s r t lq ntt tv na y i ys e c o tuc ua ua ia ie a l ss s t m. I pp a s t t s im i u i e e o o s e n ta e r ha es c s bsd nc f l e s d pe ds on ismir t u t r nd e t r a t e s s a e t c os r c u e a x e n ls r s t t .A1 mir t uc u a r m e e sho d dif r n a i l c os r t r lpa a t r l f e e tv r— e y i he s i mi ub i nc r c s o s . Am o g t m t a it fe f c i e d a e e f t n t e s c s sde e p o e s ofl e s n he he v re y o fe tv im t r o t els p e r li or s,po e dime e m e i n,c nne tv t n r nu e be me gr e i n c f r t r a t r di nso o c i iy a d g a l a d de e s i on o miy wih t e v re y o e i a e o m a i n o o s . t h a it f r sdu ld f r to fl e s

浅析黄土坍塌地质灾害发育特征及其防治措施--以太原市阳曲县城小南坡街坍塌为例

浅析黄土坍塌地质灾害发育特征及其防治措施--以太原市阳曲县城小南坡街坍塌为例
综合分析,地貌形态、上更新统冲洪积物特有的工程地 质性质是坍塌发生的内在因素,而地下水的作用是坍塌发生 的重要条件。因此,阳曲县城区坍塌治理必须优先考虑对 边坡地下水的处理,只有这样才能取得较好的治理效果。
4 防治措施
针对黄土边坡坍塌灾害发生的机理及其主要影响因素, 采取加固和疏导相结合、分块与整体相协调的治理设计思 路,体现安全、有效的环保型治理思想,以提高治理工程 的经济性、可靠性、科学性和环保水平为原则。
作者简介:付荣(1987—),女,山西孝义人,工程师,硕士,毕业于成都理工大学环境地质专业,主要从事水文地 质、工程地质、环境地质方面的工作。(邮箱)328715956@
092 地质环境 DIZHIHUANJING
发生4次,占总次数的40%。1994—1996年降水量逐年增 大,1996年达到最大,为693.4mm,随之又逐渐减小; 1999年达到最小,为264.1mm。特别是2007年9月份以来, 项目区经过数十年来少遇的连续降雨,致使坍塌体发生, 并造成灾害。地质灾害随降雨量的变化趋势见图1,由图可 知,坍塌发生与降水量具有较密切的关系。
化+排水管道+植草绿化等。 1)坡面清理、平整 坍塌体处于居民区周围,坡面上堆积了大量的生活垃
圾、建筑垃圾,首先对坡面上垃圾和杂草、树木进行清 除,另外,在垃圾覆盖层下有附近建房切坡堆积的虚土, 应进行开挖并分层夯实。
2)削坡减载 位于坍塌体北部居民院内的黄土梁,垂直节理裂隙十分 发育,随时可能发生崩塌,为降低坡体高度,消除地质灾 害隐患,对黄土梁进行削除。 3)排水渗沟 根据对小南坡街坍塌地质灾害成因机制的分析,地下排 水是治理的关键,因此本次通过布置排水渗沟将地下水引 出,从而降低地下水水位,达到坡体稳定的目的。 为了更好地降低地下水水位,扩大渗沟的疏排地下水的 影响范围,在开挖后的排水渗沟的侧壁上施工仰斜排水孔。 4)支撑盲沟 为将排水渗沟内的水排出坡体,紧靠排水渗沟顺坡向垂 直设置排水盲沟,支撑盲沟可以起到加固坡前坍塌堆积体和 疏排地下水的双重作用,排水盲沟一直延伸到坡脚挡土墙。 5)回填反压 为降低坡体的坡度,增加坡体的稳定性,在坍塌体的前 缘填土反压,填土反压后形成两级边坡,土中可铺设土工 格栅。 6)浆砌石护面墙 在填土反压的北侧边界,由于下部居民建筑距离边坡较 近,无回填的空间,为加固边坡,修建浆砌石护面墙。 7)重力式浆砌石挡土墙 在回填土的坡脚修建挡土墙,可以起到稳定填土边坡,

河北怀来黄土窑古地震剖面

河北怀来黄土窑古地震剖面

河北怀来黄土窑古地震剖面
方仲景;程绍平
【期刊名称】《地震地质》
【年(卷),期】1989(011)002
【摘要】最近,我们在执行国家地震局下达的延庆—怀来盆地活断层填图任务的踏勘中,于怀来县城西北8公里的黄土窑村发现一古地震剖面(图1)。

古地震表现为第四纪断层的形式。

在剥露剖面的长11米范围内共有十余条断层,它们的走向为北45°西,倾向南西,倾角60°到近于直立,主断层宽度达2—4米(图2)。

【总页数】3页(P66-68)
【作者】方仲景;程绍平
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P315.2
【相关文献】
1.陂陀古驿春晓鸡鸣——河北怀来鸡鸣驿建筑环境艺术探析 [J], 辛塞波
2.河北怀来—涿鹿盆地北缘活断层的古地震事件与断层分段 [J], 冉勇康;方仲景
3.河北怀来龙凤山青白口系长龙山组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造古地理意义 [J], 王振涛;沈阳;王训练;马伯永;黄晓宏
4.河北怀来地震台体应变异常与河北张北M6.2地震 [J], 李海孝;宋晓冰;张常慧;李毓萍
5.河北怀来鸡鸣驿现存最大古驿站的历史与当下 [J], 李昊(文/图);郭志强(图);杨勇(图);Adam(图)
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纵向地震峰值加速度对生土窑居稳定性的影响

纵向地震峰值加速度对生土窑居稳定性的影响

纵向地震峰值加速度对生土窑居稳定性的影响
郭平功
【期刊名称】《工程抗震与加固改造》
【年(卷),期】2016(038)004
【摘要】在黄土高原上,数千万人居住在窑洞中,且很多地区处于地震带上,进行生土窑居的地震反应分析有助于探讨如何提高其稳定性.基于对河南陕县生土窑居的调研和测绘,建立窑居的三维模型,分析了纵向地震情况下峰值加速度、黄土强度对窑居稳定性的影响,并对比了纵向地震和横向地震下窑居塑性区、窑顶的位移变化.结果表明,纵向地震波的峰值加速度小于1 m/s2时,不会出现塑性区,生土窑居可正常使用;窑顶的竖向位移绝对值在窑脸处最大,沿进深方向逐渐减小,宜用三维模型进行分析;黄土强度对抗震性能有着显著的影响;纵向地震比横向地震对生土窑居的影响更为不利.
【总页数】6页(P133-138)
【作者】郭平功
【作者单位】河南城建学院土木工程学院,河南平顶山467000
【正文语种】中文
【中图分类】TU761.2
【相关文献】
1.竖向与水平向地震动峰值加速度比值V/H的影响因素探究 [J], 郭明珠;陈志伟;缪逸飞
2.黄土力学参数的相关性对生土窑居可靠度的影响 [J], 郭平功;童丽萍
3.土层结构对油气管线工程地震动峰值加速度区划图的影响研究 [J], 孙译;石玉成;卢育霞;马林伟;任栋
4.地震动峰值速度与峰值加速度对重力坝动力响应影响 [J], 胡良明;朱军福;孙奔博
5.钢筋混凝土框排架结构在纵向水平地震作用下对屋盖横向水平支撑的影响 [J], 王兆飞
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陕北黄土高原人居环境与地质灾害关系浅析

陕北黄土高原人居环境与地质灾害关系浅析

陕北黄土高原人居环境与地质灾害关系浅析摘要:延安市属于典型黄土高原地区,随着经济的发展和人口的增长,区内人居环境一直以来都是引发和加剧地质灾害的重要影响因素。

窑洞一直以来都是黄土高原地区民居主要的建筑形式,本文主要对窑洞坍塌形成的灾害类型和影响因素进行浅析。

关键词:黄土高原人居环境窑洞地质灾害0 前言延安市属于典型的黄土高原区,区内千沟万壑,高低起伏,其地貌以黄土塬、丘陵为主导。

随着经济的发展和人口的增长,建筑用地日益紧缺,居民居住地从河谷逐渐向两侧坡地推进。

受到河流流向的影响,人们居住地大多无规律的分布于河流阶地及两侧斜坡之上,住宅朝向因地制宜。

通过在地质灾害详查的走访中发现,延安市的居民住宅类型大体上可以分为三种:第一类是砖混结构,指采用砖墙或是钢筋混凝土作为承重结构的住宅,质量最好,在城镇占有较大比例;第二类是砖木结构,指采用木结构作为承重结构的住宅,质量其次,占很小比例;第三类是窑洞及土草房,质量较差,其中窑洞在城镇和农村均有分布,在农村占很大的比重。

窑洞是黄土高原丘陵地区民居主要的建筑形式,虽然现在土窑已大部分遗弃和改造,但由于黄土区特殊的自然地理条件使黄土边坡的滑坡、崩塌等地质灾害频繁发生,而窑洞又多建在这样的地貌部位,一些窑洞因此坍塌,大量的窑洞受到潜在的威胁,给生活在这片土地上的人们带来灾害,因而窑洞坍塌就成为延安黄土丘陵区防治地质灾害的主要任务之一。

据不完全统计,延安市仅2001-2005年间,地质灾害就导致73人死亡,10人受伤(据延安市国土资源局统计资料)。

经调查发现,目前仍有不少的农村居民以窑洞为主要的住宅类型,而频繁发生的与窑洞相关的滑坡、崩塌等地质灾害给人民带来了巨大的生命财产损失。

1 窑洞坍塌形成灾害类型窑洞坍塌形成的地质灾害类型主要是滑坡和崩塌两种类型:(1)滑坡与新滑坡的关系主要表现在,斜坡上建窑斩挖坡脚,破坏了斜坡原有的力平衡状态,很容易在降雨等条件下直接切穿黄土层发生滑坡,或在水的作用下沿古土壤顶面发生滑动。

黄土的动变形特性及土层的地震动反应分析研究的开题报告

黄土的动变形特性及土层的地震动反应分析研究的开题报告

黄土的动变形特性及土层的地震动反应分析研究的
开题报告
一、研究背景
黄土是我国重要的工程地质学问题之一,其地质特征和动力响应的
研究对我国的工程建设和灾害防治具有极其重要的意义。

随着地震活动
的频繁发生,黄土地区的地震灾害越来越引起人们的高度关注。

因此,
对黄土的动变形特性及土层的地震动反应进行深入研究是十分必要的。

二、研究内容
本研究的主要内容包括以下几个方面:
1. 黄土的成因、特性及工程地质特征分析。

2. 黄土的动变形特性分析,包括压缩、剪切、膨胀等方面。

3. 黄土在地震作用下的地震动反应分析,包括近断层效应和远场效
应等方面。

4. 地震动对黄土工程地质灾害的影响分析,包括景气破坏、滑坡等。

三、研究方法
1. 采集黄土的岩心样品进行室内试验,获取其物理力学特性参数。

2. 对黄土的动变形特性进行模型试验,获取其变形模量、本构参数等。

3. 利用ANSYS等数值模拟软件对黄土的地震动响应进行数值模拟。

4. 根据现场数据及震害统计等方法对地震动作用下的黄土工程地质
灾害进行评估分析。

四、研究意义
1. 了解黄土的工程地质特征,为黄土地区的工程建设提供科学依据。

2. 理解黄土的动变形特性和地震动反应规律,为地震灾害的预防和
减轻提供理论基础。

3. 对地震动作用下黄土工程地质灾害的影响分析,可指导该地区的
抗震设计和灾害防治。

黄土地裂场地桥梁结构地震反应分析的开题报告

黄土地裂场地桥梁结构地震反应分析的开题报告

黄土地裂场地桥梁结构地震反应分析的开题报告
一、研究背景
黄土是一种独特的土壤类型,广泛分布在中国黄土高原地区。

黄土的结构特性很复杂,其物理性质、化学性质和力学性质都具有不同于其他土壤的特点。

地震是自然灾害中最为致命的一种,而黄土地区的地震灾害又是具有典型性的。

因此,研究黄土地区桥梁结构的地震反应,对于提高黄土地区桥梁抗震性能和抗震能力具有十分重要的意义。

二、研究目的
本文旨在分析黄土地区裂缝场地条件下桥梁结构的地震反应特性,探究其变形、破坏机理及影响因素,为黄土地区桥梁抗震设计提供重要的参考依据。

三、研究内容
1. 桥梁结构地震反应的分析方法
(1) 有限元法分析
(2) 性能点法分析
2. 裂缝场地条件下桥梁结构的地震反应分析
(1) 裂缝场地条件的特点
(2) 地震动强度的分析
(3) 桥梁结构的动力响应分析
3. 影响因素的分析
(1) 桥梁结构自身的特性
(2) 地震动的特性
(3) 地基土的特性
四、研究方法
本文主要使用有限元法对黄土地区裂缝场地下的桥梁结构进行地震反应分析。

采用ABAQUS软件建立桥梁结构模型,对其进行动力分析,得到其结构变形、破坏模式、位移响应等数据。

五、研究意义
研究黄土地区裂缝场地条件下桥梁结构的地震反应特性,可以为黄土地区桥梁抗震设计提供科学的参考,提高桥梁的安全系数;同时,对于深入了解黄土地区的土壤特性和抗震能力评价体系具有一定的推动作用。

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