區域性場地地震動放大研究及應用

史大成

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

區域性場地地震動放大研究及應用

史大成

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

場地類別的劃分國際上大多采用場地地表以下30 m的剪切波速vS30指標，場地vS30的測量通常是依靠打鉆孔來實現的，然而區域性場地vS30僅依靠打鉆孔顯然不切實際，為此需要研究較為精確的方法對區域性場地vS30進行估算。vS30是量化地震動的場地放大系數的重要指標，其中場地的放大系數研究通常采用地表基巖參考場地譜比法，在此過程中基巖參考場地的選取到底采用哪些標準比較合理還值得深入研究。另外對于地表和井下強震觀測臺陣，采用井下基巖參考場地譜比法估算土層場地放大存在的問題也有待解決。場地放大在建筑抗震設計中也給予了充分的考慮，然而我國當前抗震設計規范沒有完全考慮不同場地條件下地震動的顯著差異，對于不同場地類別僅改變設計反應譜形狀，平臺值沒有改變。因此，如何得到基于中國場地分類的場地放大系數對我國設計反應譜的平臺值進行調整十分關鍵。另外，近年來隨著長周期建筑物的增多，對長周期地震動場地放大特征和我國抗震設計反應譜長周期段的可靠性進行研究具有重要的意義。目前，我國地震動生成系統技術手段比較落后，開發考慮場地放大效應的新型地震動生成系統有待進一步探索。本論文主要圍繞以上幾個問題進行選題，研究內容摘要如下：

（1）區域性場地vS30估算與PGA放大系數研究。提出了綜合考慮地質和地形坡度的場地vS30估算方法，以廣東省區域為研究對象繪制了該區域場地vS30分布圖。并結合工程鉆孔資料提出了基于鉆孔的場地vS30的修正方法，借助該方法實現了廣東省和汶川區域場地vS30的修正。經過統計分析得到vS30與峰值加速度放大系數的經驗關系式，繪制了汶川區域的場地放大系數和PGA分布圖，通過對比發現場地vS30估算和修正方法，提高了區域性場地vS30估算精度，該成果具有廣泛的應用價值。

（2）標準參考場地選取與深度校正模型。通過對基巖場地場地放大效應的研究，分析了歐美基巖參考場地選取指標vS30的局限性，給出基巖參考場地的選取應同時采用vS30和卓越頻率f0雙重標準，并驗證了采用雙重指標的合理性。對于地表和井下臺陣，為了克服井下基巖參考場地譜比法缺陷，分析了井下基巖參考場地譜比法計算場地放大系數時鉆井深度造成的影響，提出了井下基巖參考場地譜比法深度校正模型，并分析了該模型的合理性，得出深度校正模型對井下基巖參考場地譜比法計算場地放大效應十分可靠。

（3）中國場地分類標準的場地放大系數研究。為了得到我國抗震規范設計反應譜的場地放大系數短周期Fa和中等周期Fv，在獲取133個日本Ki K-net臺網地表與井下臺站強震觀測數據和鉆孔資料的情況下，按照中國的場地分類標準對Ki K-net臺網臺站場地進行了分類。利用井下基巖參考譜比法、深度校正和幾何平均，得到每個臺站場地的平均譜比。計算平均譜比在0．1～0．5 s和0．5～2．0 s周期范圍內的平均值，按照Ⅰ類基巖場地放大系數進行標準化，得到短周期Fa和中等周期Fv，通過對比分析發現本文的Fa和Fv較為合理，該成果對實現我國設計反應譜平臺值的調整非常有效。

（4）厚覆蓋土層場地放大特征分析。在獲取汶川“5·12”地震主震和余震強震記錄的基礎上，計算了渭河盆地27個臺站強震記錄東西與南北向的PGA和周期分別為0．1、5．0和10．0 s反應譜值，采用空間插值法分析了PGA和不同周期反應譜值空間變化的宏觀特征，結果表明，渭河盆地第四紀覆蓋層厚度對長周期地震動具有一定的控制作用。為了對長周期地震動特征進行深入研究，分別對比分析了加速度反應譜隨場地、震級和距離因素影響的變化規律，并將汶川地震主震C＋D類場地反應譜與我國現行抗震規范Ⅱ類場地反應譜進行比較，認為現行規范譜應用于長周期結構的抗震設計顯然有不足之處。本文的研究成果對抗震設計地震波選取和考慮長周期部分的可靠性具有一定的意義。

（5）考慮場地特征的地震動快速生成系統。概述了我國強震觀測技術的發展現狀，提出了準實時地震動速報系統中斷層、極震區和宏觀震中快速評估方法，結合本文區域性場地vS30估算和場地放大系數成果，開發了考慮場地特征地震動快速生成系統。

剪切波速；場地放大系數；參考場地選??；深度校正；長周期地震動；地震動

（作者電子信箱，史大成：shidacheng2002＠163．com）

P315．9；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．04．014