美国WLA液化台阵的场地反应研究

发布时间：2017-06-28 21:08

  本文关键词：美国WLA液化台阵的场地反应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：美国WLA液化台阵位于美国加利福尼亚州圣安德列斯断裂带高地震活动性地区的最南端,主要用于砂土液化研究。该台阵最早由美国地质调查局于1982年建成,1987年美国Superstition Hills地震中,记录到场地发生显著砂土液化时高质量且具较高研究价值的加速度、孔压时程;2003至2004年NEES项目将该台阵重建并沿用至今。本文首先对WLA液化台阵2004至2013年间的记录的180次地震的加速度时程进行数据处理和校正;其次利用其中146次地震校正后的加速度时程,使用水平与竖向谱比法研究该台阵的线性、非线性场地反应的特征;再次,利用1987年Superstition Hills地震中记录的加速度时程,研究该场地发生显著砂土液化时地震动三要素及土动力学参数的特征;最后,使用三种砂土液化识别方法判别上述146次地震中该台阵砂土液化的可能性,并将疑似可能发生砂土液化的地震动三要素与1987年地震中发生显著砂土液化时地震动的三要素进行比较,判断其是否真正液化。结果表明:(1)180次地震记录中,初步筛选得到172次加速度数据完整的地震记录,经过基线校正、滤波等过程,最后得到146次地震的有效地震动记录,90次地震动PGA小于20cm/s2,56次PGA大于20cm/s2,其中有8次地震动PGA在100～200cm/s2之间,2次PGA大于200cm/s2;(2)WLA场地在土层上部30米深度范围以内,东西、南北方向谱比曲线特征一致,没有表现出各向异性;同一次地震动的基本频率不随深度的增加而变化;对不同的地震动,在80cm/s2以上的强震动作用下,基本频率降低,发生明显的非线性反应,因而得到的非线性反应阈值为80cm/s2;东西、南北两个方向上,基本频率对应的放大系数随深度的减小呈线性增大的趋势;随着地震动强度的增加,放大系数的变化没有一定规律;(3)1987年Superstition Hills地震地表峰值加速度、速度、位移分别为201cm/s2、30cm/s、12cm,最大峰值出现在南北方向;地表加速度时程末段出现低频震动,振幅约为峰值加速度的一半;地震动能量主要集中在0.2～2Hz之间,东西、南北向幅频分布相似,幅值相差近一倍;地表水平两分量的括号持时和一致持时相差较大;第20s之后,地下2.9米深度处超孔隙水压力比达到50%以上,孔隙水压力的上升造成土体刚度、强度逐渐衰退,很小的剪应力产生较大的循环剪应变;剪应变达到极值时,孔隙水压力出现暂时下降;(4)使用三种砂土液化判R%方法(Suzuki、Ozaki、Miyajima方法)判R%结果表明,WLA场地在1987年Superstition Hills地震中发生液化,在13740号地震中可能液化,其他地震中均不液化;与Superstition Hills地震记录相比,13740号地震的加速度时程末段未出现低频震动,傅氏谱幅值和在频域上的分布与前者相差较大;各项持时都远远小于Superstition Hills地震对应的值,分析得出13740号地震未发生液化。
【关键词】：WLA液化台阵 场地反应 水平竖向谱比法 基本频率 液化判别
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU435
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 场地反应12-14
• 1.2.2 砂土液化14-15
• 1.3 本文的章节安排15-17
• 第二章 WLA液化台阵简介17-27
• 2.1 WLA台阵布设17-20
• 2.2 土层特征20-22
• 2.3 剪切波速特征与场地类型22-26
• 2.3.1 现场剪切波速测试结果与等效剪切波速22-23
• 2.3.2 基于强震动记录反演的剪切波速23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 地震动数据及其处理27-35
• 3.1 原始地震动数据特征27-30
• 3.2 数据处理方法及步骤30-32
• 3.3 结果与分析32-35
• 第四章 WLA液化台阵的场地反应研究35-51
• 4.1 研究方法35-37
• 4.2 结果与分析37-46
• 4.2.1 线性反应分析37-38
• 4.2.2 非线性反应分析38-46
• 4.3 场地反应随深度的变化特征46-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 WLA砂土液化特征51-67
• 5.1 1987年地震砂土液化记录特征51-60
• 5.1.1 地震动三要素51-56
• 5.1.2 砂土液化时的动力学参数56-59
• 5.1.3 场地反应59-60
• 5.2 砂土液化判别方法60-62
• 5.2.1 基于强震动记录的液化判别法60-61
• 5.2.2 我国规范使用的液化判别法61-62
• 5.3 结果与分析62-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 有待开展的工作68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 作者简介75
• 攻读硕士期间参与的科研项目75

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