瓊州海峽海床地震反應特性的一維非線性分析

陳國興，夏高旭，王彥臻，金丹丹

(1. 南京工業(yè)大學巖土工程研究所，江蘇，南京 210009；2. 江蘇省土木工程防震技術研究中心，江蘇，南京 210009；3. 江蘇大學土木工程與力學學院，江蘇，鎮(zhèn)江 212013)

海南島地處南海之濱，扼守太平洋與印度洋連接之要沖，與東南亞諸多國家地緣相近，是中國唯一的國家級全省經(jīng)濟特區(qū)。海南全省建國家級經(jīng)濟特區(qū)30 周年之際，國家賦予海南“全面深化改革開放試驗區(qū)、國家重大戰(zhàn)略服務保障區(qū)”的戰(zhàn)略定位，是著眼于當前國際國內(nèi)發(fā)展作出的重大決策。這意味著海南將在國家整體內(nèi)外戰(zhàn)略的實施中承載重大而特殊的使命。擬建的包頭-?？诟哞F是中國“十縱十橫”規(guī)劃中的綜合運輸大通道，是一條實現(xiàn)南北融合、海陸互連、東西貫通的國家戰(zhàn)略通道。因瓊州海峽天塹，海南島與內(nèi)陸隔海相望。修建瓊州海峽跨海通道，對海南自貿(mào)港建設、海南島經(jīng)濟發(fā)展、海洋國防建設等具有重大的戰(zhàn)略意義，對中國增強南海戰(zhàn)略投送能力，履行南海維權、維穩(wěn)、資源開發(fā)的重要使命具有不可替代的作用。

瓊州海峽擬建跨海通道場址區(qū)域內(nèi)發(fā)育了近東西向、北東向和北西向3 組斷裂。北部陸域主要發(fā)育北東向斷裂，南部海域主要發(fā)育北東東向、近東西向斷裂。晚第四紀活動斷裂主要位于瓊州海峽附近，包括馬裊—鋪前斷裂、海秀斷裂、長流—仙溝斷裂與瓊華—蓮塘村斷裂。6 級以上地震主要沿區(qū)域中部北西向斷裂與其他方向斷裂交匯的地帶發(fā)生，其發(fā)震構造為晚第四紀活動斷裂或控制第四紀盆地的區(qū)域性早中更新世斷裂。瓊州海峽所在中南沿海地震帶在整個活動周期(公元1400 年至今)內(nèi)，共發(fā)生M≥ 4.7 級地震32 次，目前處于第二活動周期(1711 年至今)后期，未來遭遇概率較高的破壞性地震為震中距較近或適中的中強地震。擬建海底隧道沿線附近歷史上曾數(shù)次發(fā)生中-強、強地震，如：1605 年瓊山M7?級地震(震中距39 km)，1605 年湛江東南M6?級地震(震中距72 km)，1618 年澄邁M5?級地震(震中距17 km)，1871 年瓊州海峽M5?級地震(震中距8 km)。其中，1605 年瓊山地震主震造成的隧道沿線場地最大影響烈度達到Ⅷ度。因此，近場、中遠場的中-強、強地震對擬建海底隧道安全存在嚴重的現(xiàn)實威脅。

經(jīng)多年不懈研究，已積累了大量相關資料，如：海峽表層沉積物多為砂礫土[1]；海床軟土及砂層互層沉積物深厚，易觸發(fā)液化、震陷等地震地質(zhì)災害[2]；海峽中部四塘-天尾角線位是相對合適的盾構隧道線位[3]。孫田等[4-5]試驗研究了瓊州海峽海床鉆孔84 個原狀土樣的動力特性，給出了海床100 m 以淺的砂類土、粉質(zhì)黏土等土類的動剪切模量比和阻尼比，及海床100 m 以深的粉質(zhì)黏土動剪切模量比和阻尼比。Chen 等[6]研究了福州河口盆地非線性地震效應特征；陳國興等[7]研究了某海灣濱海平原的巨厚第四系地層非線性地震效應特征；Chen 等[8]、Ruan 等[9]研究了汕頭海灣跨海剖面的非線性地震效應特征。這些成果對研究瓊州海峽海床地震效應特征具有借鑒意義。

全長近30 km 的瓊州海峽海底隧道是一項巨型工程。保證強地震時穿越瓊州海峽海床復雜巖土介質(zhì)的海底隧道的工程安全是一項重大的挑戰(zhàn)，至今還未見瓊州海峽跨海通道場址非線性地震效應研究的文獻報道。本文以瓊州海峽擬建跨海通道沿線海床為研究背景，選取4 個典型鉆孔，基于通用軟件ABAQUS，采用新近提出的non-Masing 本構模型[8,10]描述海床土的動力非線性特性，進行海床非線性地震反應分析，并與基于擴展Masing 類土體動力本構模型的專業(yè)軟件DEEPSOIL V6.0 的計算結果進行對比，探討土體動力本構模型的選取對瓊州海峽海床非線性地震反應的影響及海床的非線性地震反應特征，期望能為瓊州海峽跨海通道抗震設計提供科學依據(jù)。

1 海床地震反應的計算模型

1.1 場地模型

瓊州海峽海底地貌為深水盆地，東西長約80 km，寬約30 km，海水等深線大于50 m。海床地形起伏大，土層分布不均勻，多有隆起與凹陷。

海床上部覆蓋第四系土層：淤泥、粉砂、粉質(zhì)黏土、中砂及粉砂互層等，厚約幾十米；下部沉積第三系土層，多為厚層黏土，部分區(qū)域為粉砂質(zhì)互層，厚達上百米。選取的典型鉆孔ZK-06、ZK-08、ZK-11、ZK-13 的剖面信息如圖1 所示。

圖1 瓊州海峽地層的典型鉆孔和剪切波速剖面Fig. 1 Shear-wave velocity profiles and the soil lithology with depth in the typical boreholes, Qiongzhou Strait

ZK-06 孔深150.65 m，頂面標高-26.94 m，上部為粉質(zhì)黏土、粉砂、中砂及下部粉質(zhì)黏土土層。ZK-08 孔深120.20 m，頂面標高-55.60 m，上部含有較厚粉質(zhì)黏土層，下部為粉質(zhì)黏土和粉砂質(zhì)互層；ZK-11 孔深200.20 m，頂面標高-84.80 m，上部為粉砂互層、粉質(zhì)黏土、中砂及下部為厚的層狀黏土分布，為海床土層條件的控制性鉆孔。ZK-13 孔深120.50 m，頂面標高-81.60 m，鉆孔剖面上部含有較厚細砂層，下部為厚層狀粉質(zhì)黏土。

一維場地地震反應分析時，將場地視為水平成層介質(zhì)，輸入地震動視為垂直入射的剪切波。

《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)[11]規(guī)定剪切波速vs≥ 500 m/s 且其下不存在更低波速的巖土層界面可作為基巖。由圖1 可知：4 個鉆孔的終孔深度處均可作為地震動輸入界面的基巖。

基于ABAQUS/Explicit 軟件平臺的土柱地震反應視為平面應變問題，采用二維水平成層模型計算一維土柱地震反應；土單元采用4 節(jié)點雙線性插值平面應變縮減積分單元(CPE4R)；土柱底部和側邊界設置等效黏彈性人工邊界單元[12-13]，土柱模型如圖2 所示。基于ABAQUS 平臺顯式算法和并行計算技術，采用中心差分算法求解動力方程，利用每一時步起始時刻的平衡條件計算時步結束時刻的位移平衡解，運動方程解的顯式表達式為：

圖2 場地反應計算模型Fig. 2 Simulation model of site response

式中：u¨為加速度矢量；M為集中質(zhì)量矩陣；F為施加的外荷載矢量；I為單元內(nèi)力矢量；上標i為顯式動力分析中第i步增量。為確保強非線性場地地震反應分求解的收斂性，顯式動力分析的時步不超過10-5s。二維和三維非線性地震反應分析結果佐證了上述方法的可用性和通用性[6,9,14-16]。

采用DEEPSOIL 軟件計算水平成層土層的地震反應時，土層簡化為由質(zhì)點、非線性彈簧和粘滯阻尼器組成的集中質(zhì)量模型[17]，底部為彈性支座，如圖2 所示。

土層的計算分層厚度h按下式確定[9]：

式中：vs為土層剪切波速；fmax為最大截止頻率，本文取為25 Hz。

海底強震觀測與理論研究表明，對表面水平的海床，海水對海床水平向地震反應的影響很小[18-19]。故本文未考慮海水與海床的動力耦合效應。

1.2 土體非線性本構模型

ABAQUS/Explicit 中缺乏土體動力非線性本構模型，故采用Chen 等[8,10]提出的基于Davidenkov骨架曲線、不規(guī)則加卸載準則構造的非曼辛(non-Mashing)滯回本構模型(簡稱DCZ 模型)描述土動應力-應變關系(圖3)。Davidenkov 骨架曲線表達式：

圖3 DCZ 模型描述的應力-應變關系示意圖Fig. 3 Stress-strain curves of the DCZ Model under irregular loading-unloading-reloading

Chen 等[10]采用Fortran 語言編寫用戶自定義的DCZ 模型材料子程序VUMAT，實現(xiàn)了定義單元內(nèi)高斯點材料狀態(tài)的應力更新算法。DCZ 模型具有構造應力-應變滯回圈的加、卸載法則簡單且精度高、計算效率高的優(yōu)點，數(shù)值模擬的日本阪神地震液化場地井下臺陣不同深度的水平向、豎向地震動與強震記錄高度吻合，驗證了該模型的有效性[10]。VUMAT 子程序已在海床場地、地下結構、海底隧道、軟巖上核電廠結構等一系列二維和三維非線性地震反應分析中進行了有效的測試，佐證了該DCZ 模型的適用性[9,14-16]。

DEEPSOIL 采用Matasovic 骨架曲線及擴展Masing 法則構造不規(guī)則加、卸載的滯回本構模型(簡稱MKZ 模型)[17]，以描述土的動力非線性和滯回特性。Matasovic 骨架曲線表達式：

式中：A、B、β、s為無量綱常數(shù)。

Davidenkov 和Matasovic 骨架曲線參數(shù)可由擬合動剪切模量比G/Gmax與阻尼比λ 的試驗曲線給出。孫田等[4-5]試驗給出的瓊州海峽各類土深度相關的G/Gmax與λ 的均值曲線，如圖4 所示。

圖4 瓊州海峽海洋土的動剪切模量比與阻尼比曲線Fig. 4 Variations of shear modulus reduction and damping ratio curves of marine soils in the Qiongzhou Strait

1.3 輸入地震動

由于缺乏工程場址及鄰近地區(qū)歷史地震記錄，參考歷史地震震級、震中距等信息，在日本Kik-net 網(wǎng)站選取3 次近場、中遠場的中-強、強震記錄NS 分量作為基巖輸入地震動，詳細信息見表1。依據(jù)海底隧道場址地震安全性評價結果，50 年超越概率63%(小震)、10%(中震)和2%(大震)的基巖峰值加速度(PBA)約為0.075g、0.20g和0.40g，g為重力加速度。據(jù)此調(diào)整強震記錄的峰值加速度，以探討PBA 對場址地震效應的影響。圖5 為加速度時程及其傅氏譜、譜加速度(阻尼比5%，下同)、頻域累積能量曲線。TCG012、IWT013 和HRS005 記錄的5%～95%累積頻域能量頻段分別為3.4 Hz～9.0 Hz、2.4 Hz～17.8 Hz、4.3 Hz～18.0 Hz。TCG012 和HRS005 記錄的頻譜特征呈單峰特征，TCG012 記錄呈窄頻帶特征、HRS005 記錄呈寬頻帶特征；而IWT013 記錄的頻譜特征總體上呈雙峰特征、寬頻帶特征。

表1 基巖輸入地震動的原始地震記錄信息Table 1 Information of original earthquake recordings for bedrock input motions

圖5 輸入基巖地震動的加速度時程、傅氏譜值譜、5%阻尼比譜加速度及頻域累積能量比曲線(PGA = 0.1 g)Fig. 5 Bedrock motion (NS) time histories, Fourier spectra, 5% damping spectral accelerations, and cumulative distributions for frequency domain energy (0.1 g level)

2 海床地震反應的模擬結果與分析

2.1 場地基本周期及類別

海床30 m 以淺平均走時等效剪切波速vs30：

式中：vsi和di為海床30 m 以淺第i層土的剪切波速和厚度。鉆孔ZK-06、ZK-08、ZK-11、ZK-13剖面的vs30分別為152.3 m/s、168.7 m/s、270.8 m/s、204.5 m/s。

采用HVSR 法[20]計算場地基本頻率fs，取不同輸入地震動計算的均值。以鉆孔ZK-11 為例，計算結果如圖6 所示。鉆孔ZK-06、ZK-08、ZK-11 和ZK-13 剖面的fs分別為0.93 Hz、1.02 Hz、1.17 Hz 和1.16 Hz，相應的周期Ts分別為1.08 s、0.98 s、0.85 s 和0.86 s。由圖1 可知：鉆孔ZK-06、ZK-08、ZK-11 和ZK-13 表面至基巖vs= 500 m/s的覆蓋層深度H分別為134 m、110 m、154 m 和87.6 m。據(jù)此，基于vs30、H和Ts的場地分類法[21]：鉆孔ZK-06、ZK-08 剖面為Ⅳ類場地；鉆孔ZK-11、ZK-13 剖面為Ⅲ類場地，但鄰近Ⅲ類、Ⅳ類場地的界限，尤其鉆孔ZK-13 剖面。

圖6 場地基本頻率的確定Fig. 6 Determination of site fundamental frequency

2.2 加速度傳遞函數(shù)

圖7 給出鉆孔ZK-11 海床地震反應的加速度傳遞函數(shù)[土層地震反應與基巖地震動的傅里葉幅值譜的比值(Fourier spectrum amplitude ratio, FSR)]隨深度的變化。MKZ 模型計算的FSR 色譜圖顯示：距海床地表約80 m～100 m 以淺土層對0.3 Hz～0.8 Hz 頻率地震波的放大效應顯著。DCZ 模型計算的FSR 色譜圖顯示：約0.6 Hz～1.1 Hz 和1.5 Hz～2.0 Hz 為海床地震波傳播放大效應顯著的優(yōu)勢頻帶，距海床地表約35 m 以淺和深度80 m～165 m的土層對近1 Hz 頻率地震波的放大效應尤為顯著。DCZ 模型計算的FSR 色譜圖在更寬的頻帶存在較多分散的、顏色較深的波紋，即FSR 值更大。

圖7 不同基巖地震動激勵時鉆孔ZK-11 剖面的地震動加速度傳遞函數(shù)隨深度的變化Fig. 7 Variation of the Fourier spectrum amplitude ratios with depth at the ZK-11 borehole profile subjected to various bedrock motions

這意味著：與MKZ 模型相比，DCZ 模型在深軟土層中能傳播更寬頻帶、較高頻率的地震波。對相同頻譜特性的基巖地震動，隨著PBA 增大，較高頻率的FSR 色譜顏色變淺，即地震波在土層傳播過程中的放大效應減弱。究其原因，應為強震動激勵下土的非線性和滯回效應更顯著，導致土體剛度降低、阻尼增大，更多的地震波能量在土層中的傳播過程中被吸收。

2.3 峰值加速度反應

圖8 展示了鉆孔ZK-11 處海床的峰值加速度(peak acceleration, PA)反應。由圖可以看出：海床淺層的PA 放大顯著，且海床的PA 反應隨PBA 的增大而增大?？傮w上，DCZ 模型計算的PA 反應大于MKZ 模型計計算的PA 反應，兩者計算的PA 反應沿深度的變化趨勢，小震時基本相同、中震時相近、大震時差異顯著。DCZ 模型計算的海床地表峰值加速度PGA 顯著大于MKZ 模型計算的PGA，且兩者的差異隨PBA 的增大而增大。定義PGA 放大系數(shù)等于PGA/PBA，則兩者計算的PGA 放大系數(shù)均隨PBA 的增大而減??；當PBA 相同時，呈寬頻帶、雙峰特征的IWT013記錄激勵時海床地表PGA 放大最小，能量集中在低頻帶的TCG012 記錄激勵下海床地表PGA 放大最大。在不同PBA、不同頻譜特征的基巖地震動激勵下，DCZ 模型計算的海床PGA 放大系數(shù)均大于MKZ 模型計算值，且在IWT013 記錄激勵下DCZ 模型和MKZ 模型計算的PGA 放大系數(shù)的差異最大。相應于0.075g、0.2g和0.4g的基巖地震動水平，DCZ 模型計算的PGA 分別為0.139g、0.297g和0.488g。由此可見，較之MKZ 模型，DCZ 模型能將更多的地震波能量傳播到海床淺層土。

圖8 不同基巖地震動激勵時鉆孔ZK-11 剖面的PA 隨土層深度的變化Fig. 8 Variation of peak accelerations with depth at the ZK-11 borehole profile subjected to various bedrock motions

2.4 譜加速度反應

圖9 為鉆孔ZK-11 剖面譜加速度(spectrum acceleration, SA)反應沿海床深度的色譜圖。可以發(fā)現(xiàn)，地震波從基巖經(jīng)海床傳播至地表，不同頻率分量的地震波在土層的傳播過程中存在復雜的濾波或放大效應?？傮w而言，海床淺層、中部以淺的SA 反應更強烈，呈現(xiàn)譜加速度放大現(xiàn)象；不同強度的IWT013 記錄激勵時，在周期0.1 s～0.2 s和0.3 s～0.5 s 區(qū)間的海床的SA 反應較大，這與IWT013 記錄反應譜的雙峰周期基本對應；PBA =0.4g時，頻譜特性總體呈單峰特征的TCG012 和HRS005 記錄激勵時在周期0.1 s～0.3 s 內(nèi)的海床SA反應較大。這表明：鉆孔ZK-11 處海床SA 反應放大顯著的優(yōu)勢周期段(頻帶)與基巖輸入地震動的卓越周期和頻域累積能量分布存在極高的相關性。相同頻譜特性的基巖地震動激勵下，海床的SA 反應隨著PBA 的增大而增大。與MKZ 模型計算的SA 色譜相比，DCZ 模型計算的SA 色譜顏色較深部分的頻帶更寬而且顏色更深，尤其是近海床地表及深約35 m～85 m 土層。呈寬頻帶、雙峰特征的IWT013 記錄激勵下，DCZ 模型計算的周期0.1 s 附近的SA 色譜明顯比MKZ 模型計算的SA 色譜顏色更深，也即SA 反應要大。

圖9 不同基巖地震動激勵時鉆孔ZK-11 剖面的譜加速度隨深度的變化Fig. 9 Variation of spectrum accelerations with depth at the ZK-11 borehole profile subjected to various bedrock motions

圖10 給出了PBA = 0.4g時海床地表的譜加速度曲線。對不同頻譜特性的基巖地震動，DCZ模型均能很好地模擬周期小于0.1 s 的高頻地震動在海床中的傳播，呈現(xiàn)高頻放大現(xiàn)象，但MKZ 模型模擬周期小于0.1 s 的高頻地震動在海床中的傳播時被顯著過濾或無放大、過濾效應。中低頻含量豐富、總體單峰頻譜特征的TCG012 記錄激勵時，DCZ 模型計算的中-長周期0.1 s～1.0 s 的地表SA 值大于MKZ 模型的計算值。寬頻帶、雙峰頻譜特征的IWT013 記錄激勵時，MKZ 模型計算的周期0.3 s ～0.4 s 的地表SA 值顯著大于DCZ 模型的計算值。寬頻帶、單峰特征的HRS005 記錄激勵時，除在鄰近HRS005 記錄的譜加速度卓越周期0.15 s 處，總體上，DCZ 模型計算的中-長周期0.15 s～1.0 s 的地表SA 值大于MKZ 模型的計算值，尤其周期0.15 s ～0.3 s 段的海床地表SA 值。

圖10 不同地震動激勵時鉆孔ZK-11 剖面的地表譜加速度(PBA = 0.4 g)Fig. 10 Spectral accelerations at the ZK-11 borehole surface subjected to various bedrock motions with PBA = 0.4 g

文獻[22]表明：DEEPSOIL 軟件對軟弱場地存在地震波高頻率成分計算失真的現(xiàn)象，計算的地表峰值加速度明顯低于實際記錄。文獻[10]基于DCZ 模型模擬了強震臺陣液化場地的地震反應，在強震儀深度處的水平向和豎向地震動模擬和記錄之間顯示出很好的一致性。文獻[23]將DCZ 模型用于擬強震臺陣非液化和液化場地的地震反應分析，在強震儀深度處的水平地震動模擬和記錄之間顯示出很好的一致性，計算值與強震記錄的誤差明顯小于DEEPSOIL 計算的結果。究其原因：DCZ 模型的不規(guī)則加卸載準則與時步很小的顯式算法對高頻地震動具有更強的傳播能力。海床地表SA 值的大小與地震波經(jīng)土層傳遞至淺表層土的高頻分量有很大關系，如高頻地震動傳遞充分，則海床地表高頻段的SA 較大。綜上，可合理推測，基于ABAQUS 平臺的DCZ 模型計算的海床地表地震動更接近場地的真實地震反應。

2.5 海床地表設計地震動參數(shù)

習慣上采用峰值加速度(PGA)表征地震動強度，但PGA 未反映地震動的頻率及持續(xù)時間的影響。近期研究表明[24]：累積絕對速度CAV (cumulative absolute velocity)與場地地震災害嚴重性程度密切相關。CAV 定義為：

圖11 給出不同PBA 的基巖地震動激勵時海床地表的PGA 放大系數(shù)、地震動持時D5～95延長系數(shù)(地表/基巖地震動的D5～95之比)和CAV。DCZ模型計算的地表PGA 放大系數(shù)、D5～95延長系數(shù)和CAV 值均大于MKZ 模型的計算值。地震動的頻譜呈單峰、窄帶特征和中-低頻豐富的近場地震TCG012 記錄激勵時，DCZ 模型計算的4 個鉆孔的地表PGA 放大系數(shù)均為最大。地表D5～95延長系數(shù)隨PBA 增大而增大；DCZ 模型計算的4 個鉆孔的地表D5～95延長系數(shù)以TCG012 記錄激勵時最大、HRS005 記錄激勵時次之、IWT013 記錄激勵時最小。從地表PGA 和D5～95視角而言，該海底隧道海床地震效應最受近場地震控制。地表CAV隨PBA 的增大而增大，且4 個鉆孔的地表CAV，IWT013 記錄激勵時最大、HRS005 記錄激勵時次之、TCG012 記錄激勵時最小。究其原因，IWT013記錄的有效持時D5～95最長、具寬頻帶特性；TCG012 記錄的有效持時D5～95最短、具窄頻頻帶特性；而HRS005 記錄的有效持時D5～95、強震動段持續(xù)時間居中，也具有寬頻帶特性。從地表CAV 視角而言，該海底隧道海床地震效應最受中-遠場震地震控制。

圖11 不同地震動激勵時海床地表峰值加速度PGA、地震動有效持時D5～95 和累積絕對速度CAVFig. 11 Peak ground accelerations (PGAs), 5～95% significant durations (D5～95), and cumulative absolute velocities (CAV) at the seabed surface subjected to various bedrock motions

雖然鉆孔ZK-06、ZK-08 剖面為Ⅳ類場地、鉆孔ZK-11、ZK-13 剖面為Ⅲ類場地，但這4 個鉆孔剖面均處于場地類別分類界限的兩側，場地的總體特征差異不大。從圖11 可以發(fā)現(xiàn)：輸入相同的基巖地震動時，4 個鉆孔的PGA 放大系數(shù)、D5～95延長系數(shù)和CAV 值比較接近。鑒于此，圖12 給出3 個輸入地震動水平的4 個鉆孔ZK-06、ZK-08、ZK-11 和ZK-13 剖面的規(guī)準化地表加速度反應譜β 譜及均值線。作為對比，圖12 中給出了《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中Ⅲ類、Ⅳ類場地的罕遇地震設計地震反應譜β 譜。可以發(fā)現(xiàn)：T= 0.05 s～0.5 s 的中、短周期段，海床場地相關反應譜β 譜明顯大于區(qū)劃圖β 譜的取值。意味著在該周期段，《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的β 譜偏于不安全。

圖12 規(guī)準化地表加速度反應譜β 譜Fig. 12 Normalized ground motion acceleration response spectrum β spectra at the seabed surface

3 結論

通過瓊州海峽擬建海底隧道沿線4 個典型鉆孔剖面的一維非線性地震反應分析，主要結論如下：

(1) 對比DCZ 模型和MKZ 模型計算的深厚海床非線性地震反應特征，結合文獻[22]的結果，可以合理推測：與MKZ 模型相比，DCZ 模型能更好地模擬地震動的高頻和中-長周期分量通過深厚海床土層的傳播，DCZ 模型計算的海床淺層的地震反更接近場地的真實地震反應。近地表35 m以淺和深度80 m～165 m 土層對0.6 Hz～1.1 Hz 頻帶的地震波傳播的放大效應尤為顯著。

(2) DCZ 模型計算的海床峰值加速度PA 大于MKZ 模型的計算值，兩者計算的PA 沿海床深度的變化，小震時基本相同、中震時相近、大震時差異顯著。不論基巖地震動水平，DCZ 模型計算的海床地表PGA 放大系數(shù)、有效持時D5～95延長系數(shù)和累積絕對速度CAV 值均大于MKZ 模型的計算值。

(3) 相應于0.2g(中震)的基巖地震動激勵，海床地表峰值加速0.297g，達到地震烈度8 度水平，這與場地歷史最大影響烈度一致；CAV 較之PGA 是一個更合理的地震動強度指標；周期0.05 s～0.5 s 的海床場地相關反應譜β 譜大于《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》反應譜β 譜的取值，依據(jù)該反應譜進行跨海通道抗震設計將偏于不安全。

鑒于海床地形地貌及海洋土沉積環(huán)境的復雜性，土體動力本構模型對海床場地二維非線性地震反應特性的影響，有待后續(xù)深入研究。