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基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨.pdf

地震工程学报 CHINA EARTHQUAKE ENGINEERING IOURNAI

第43卷第5期 2021年9月

沉井及基坑开挖施工工艺流程Vol.43No.5 September,2021

基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地

（中国地震局第一监测中心，天津300180）

etermination of ground motion parameters for the thic

夏峰：基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨

效线性化方法进行计算，对比分析计算结果，为该地 区类似厚层淤泥场地设防参数确定提供参考，进而 深索新一代土层地震反应分析SOILQUAKE软件 方法对特定场地条件影响、特定地震影响环境和与 当前抗震规范衔接应用问题

场地地震构造环境及场地条件概达

1.1场地地震构造环境

场地地震构造环境是影响场地建、构筑物设防 的关键因素，它通常是客观存在的，但文是随着时间 和认知水平变化的，地震工作者的任务是在给定风 险水准条件下预估未来一段时间内（通常与建构、筑 物设计基准期有关）设防水准。地震构造环境在目 前设防地震动确定过程中最直接的体现就是潜在震 源区分布图及相关参数，它代表了当前对某地区地 震及构造工程应用处理的认知水平。图1是新版区 划图11]给出的对工程场区有影响范围的潜源分 布图。 由图1可知，场址区域范围潜源多数呈北东和 北西向分布，表明该区域活动构造也多呈北东向和 北西向展布。场址位于北西向构造控制26号大沽 7.0级潜源上。此外.19号天津7.0潜在震源区和 18号唐山8.0级潜在区离场址较近，对场址地震环 境影响明显

某项目场地位于天津滨海新区，属于华北平原 东部滨海平原地貌，其地层属海相与陆相交互沉积 地层，为一典型的滨海软土地基，拟建场地由沿海滩 涂经吹淤冲填或外采土方填垫而成。地基土按成因 年代可分为：人工填土层（Qml）、全新统中组海相沉 积层（Qm）、全新统下组沼泽相沉积层（Qh）、全新 统下组陆相冲积层（Qal）、上更新统第五组陆相冲

积层（Q:al）、上更新统第四组滨海潮汐带沉积层 （Q:mc）、上更新统第三组陆相冲积层（Qal）、上更

新统第一组陆相冲积层（Qal)和中更新统上组滨海 三角洲沉积层（Qmc）等L12)

等效线性化方法所需的场地模型土层钻孔剖面 参数和土动力学参数完全引用文献[12］，这里不再详 述。为了与等效线性化方法有可比性，SOILQUAKE 软件方法建模完全参照等效线性化方法分层建模，只 是按照SOILQUAKE软件方法输人略作变换，见 表1。其中土动力学参数也完全参照文献[12]中表 2的动三轴实验测试数据

考虑最新版区划图L11]研究成果，本次工作采用 新版区划图地震统计区、潜源参数和地震动衰减关 系，对场地进行了场地地震危险性概率分析计算

图1工程场址区域潜源分布图 Fig.l Potential source distribution map of the project site area

考虑到新版区划图给出了极罕遇地震动参数，故本 次分别计算了场地100年超越概率1%和50年超 越概率63%、10%、2%的基岩5%阻尼比的结果，分 别对应的场地设防水准是极罕遇地震动、罕遇地震 动、基本地震动和多遇地震动水平，如图2所示，其 对应的基岩加速度峰值分别为554.8gal、369.2gal、 186.1gal和48.2gal。 基岩加速度的工程特性，主要由加速度峰值、频 谱和振动持续时间这三个要素决定。将地震危险性 分析得到的基岩峰值加速度和反应谱作为合成的目 标函数，结合适应本场址地区地震活动特征的强度 包络函数，采用拟合目标函数的三角级数迭加法合 成基岩地震加速度时程，作为场地地震动反应分析 的输人基岩地震动加速度的时程。给出三个以上相

夏峰：基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨

互独立的随机样本时程，反应谱拟合周期控制点数 不得少于50个，周期控制点应大体均匀地分布于周 期的对数坐标上，控制点谱的相对误差应小于5%。 本次工作在满足上述技术要求前提下，以场地地震

危险性分析得到50年超越概率2%、10%、63%和 100年超越概率1%的基岩反应谱为目标谱各合成 三个相互独立样本时程，作为土层地震反应分析的 输人（图3）。

表1SOILQUAKE软件方法场地模型土层钻孔剖面参数 ble 1The borehole profile parameters of site model established by the SOILOUAKE software met

表2两种方法计算的场地地表峰值加速度结果 Table 2Calculation results of peak acceleration of ground surface by two methods

图2场地基岩不同超越概率反应谱 Fig.2Response spectra of site bedrock for different exceedance probabilities

4.1峰值加速度计算分析

图3场地基岩不同超越概率人造地震动时程 Fig.3Artificial ground motion time histories of site bedrock for different exceedance probabilities

等效线性化计算认识一样；新一代土层地震反应分 析SOILQUAKE软件方法计算的峰值加速度则较

输入值均有不同程度增幅，且增幅随输入地震动强 度减小峰值加速度增加幅度越大，在场地极罕遇地

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图4土层反应计算地表反应谱及标定设计谱 Fig.4 Surface response spectrum and calibration design spectrum calculated by soil response

4.2设计反应谱计算分析

为了与当前抗震设计规范相协调，本次工作按 建筑规范[14]给出的地震影响系数形式进行设计谱 标定，其表达式为：

式中：α（T）为地震影响系数，αmax为地震影响系数 最大值；T。为特征周期；为衰减指数；n1为直线下 降段的斜率调整系数，取为0.02；n2为阻尼调整系 数，取为1.0。 为了与新版区划图11结果有一定可比性，本次 十算的设计谱标定动力放大系数βmax均取为2.5，标 定时先确定设计谱平台段高度，然后反算出设计谱 峰值加速度。表3列出了不同方法确定的设计地震 动参数结果。为了对不同方法不同概率水准设计谱 更直观的比较，将表3的参数绘制成图5所示。由 于新版区划图结果仅给出设计谱峰值加速度，未给 出设计谱特征周期值，图5中新版区划图确定的极 罕遇地震动设计谱特征周期值参照罕遇地震动设计

院地硬化及场地平整等施工组织设计表3不同方法确定的场地地表设计地震动参数 nd motion parameters of the ground surface determined by different method

图5不同方法确定的场地地表设计地震动设计谱 Fig.5The design ground motion spectrum of the ground surface determined by different methods

谱特征周期值的结果给出。 从表3和图5中不同方法确定的厚层淤泥场地 不同概率水准的设计地震动参数来看，不同方法差 别较大。与新版区划图结果相比，等效线性化方法 在多遇地震作用下明显偏低：在基本地震作用下等 效线性化方法设计谱在特征周期大于0.9s时与新 版区划图结果基本吻合，但在小于0.9s时与新版区 划图结果差别较大，且可能会低估场地设防烈度；在 罕遇地震作用下等效线性化方法设计谱在特征周期 约大于0.9s时大于新版区划图结果，但在小于 0.9s时略小于新版区划图结果；在极罕遇地震作用 下等效线性化方法设计谱在特征周期约大于1.3s 时大于新版区划图结果，但在小于1.3s时与新版区 划图结果差别较大；相较新版区划图方法和等效线 性化方法确定的设计谱，新一代土层地震反应分析 方法确定的设计谱明显偏高，地震动输入强度越弱 越明显，克服了文献[6］提到的等效线性化方法在软 弱场地计算时出现的设计谱明显矮、宽现象，尤其是 在强地震动（极罕遇地震）输入条件下与新版区划图 结果较为接近，也与当下美国最新版NEHRP2015 （简称NEHRP）认识相一致

本文以大津滨海某厚层淤泥场地为例，采用新一

图5不同方法确定的场地地表设计地震动设计谱

代土层反应方法和等效线性化方法进行了分析计算， 并与新版区划图结果进行了比较，得到以下结论： （1）新一代土层反应SOILQUAKE软件方法 在软弱场地设计地震动参数确定时能体现一定的放 大作用，尤其是强地震动作用下，克服了等效线性化 方法在软弱场地计算时出现的设计谱明显矮、宽现 象，与当前认识相一致，为软弱场地重大工程设防参 数确定提供了参考。 （2）新一代土层反应SOILQUAKE软件方法 在软弱场地设计地震动参数确定较新版区划图结果 设防标准有大幅度提高，考虑到相关抗震设防规范 的协调性，还需进一步对软弱场地进行大量强震记 录检验，以便在工程中更好地应用。 （3）本次分析结果仅以某厚层淤泥场地为例进 行不同水准设防参数确定探讨，对其他类型软弱场 地还需进一步分析不同强度地震作用及其相关因素 对设防参数确定的影响。 致谢：本文计算所采用的新一代土层反应方法 SOILQUAKE程序由中国地震局工程力学研究所 袁晓铭课题组免费提供，在程序使用过程中得到了 李瑞山博士悉心指导，在此一一致谢

参考文献（Reference

GB／T 14048.12-2016标准下载工程场地地震安全性评价：GB17741一2005S.北京：中国标

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