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研究亮點

結構參數對二維沉積河谷地震動放大效應的影響研究

發布時間： 2024-02-22 點擊數量：18994

研究背景：

河谷/盆地誘發的地震動放大在以往的研究中得到了很好的記錄和驗證，然而，將其完全納入地震動預測模型、地震災害評估和工程實踐中仍然面臨挑戰。特別是我國西南地區眾多鄉鎮坐落于沖積河谷，而我國現行建筑抗震設計規范中對此沒有明確規定或解釋，因此深入開展局部場地的地震動效應研究對于建筑結構的抗震設防、場地衰減關系研究以及地震小區劃等具有重要意義。

研究方法及結果：

（1）首先以Mygdonian盆地為例（見圖1），放大效應的數值模擬結果與基于地震動觀測記錄標準譜比結果如圖2所示，本文二維數值模擬結果與觀測結果相接近，表明數值模擬能夠反映出觀測記錄中看到的主要頻譜放大趨勢，驗證了二維數值模擬方法在量化河谷地震動放大效應中可行性。

（2）參照Mygdonian盆地，構建了32個簡化的分層沉積河谷場地一維和二維模型，選取8條地震動分別輸入不同模型。根據的地震波傳播的Snell定律將河谷地表劃分為三個子區域（w_ed、w_ne和w_ce），并采用多變量分析針對地下結構參數進行敏感性分析。

（3）研究結果表明不同子區域的地震動放大效應具有顯著差異。圖3和圖4可見，河谷邊緣區域w_ed的放大系數（PSA_2D/PSA_1D）隨著邊緣角的增加而明顯下降的趨勢，但對形狀系數的敏感性較弱。相反，河谷中心區域w_ce的加重因子與形狀因子呈正相關，但與傾角的相關性較差，表明河谷中心的地震動放大效應主要受形狀因子控制。

（4）表1給出了不同周期內各子區域放大系數MAF的平均值及其一倍標準差。從表中可知，除河谷邊緣的傾角很陡峭（α>45o）時表現為抑制地震動放大之外，大多數情況下均出現不同程度的放大作用。此外，對于傾角很小（α<45o）且形狀因子很大（Sf>0.1）的河谷模型，其河谷地形誘發的2D/1D放大效應高達兩倍左右，因此在實際抗震設計中對于這種不利組合應引起足夠重視。

該成果發表在國際權威期刊《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，*通訊作者）

圖1 Mygdonian盆地二維模型

圖2 Mygdonian盆地觀測記錄和模擬結果的傅里葉譜比對比

圖3 河谷邊緣傾角α對不同區域的放大系數MAF的影響

圖4 河谷形狀因子Sf對不同區域的放大系數MAF的影響

表1 各子區域內不同周期放大系數

基于特征提取匹配多強度指標的地震動合成方法

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