余震地震动参数及潜在破坏研究
摘要
人们对地震破坏作用的兴趣和研究要远比地震预报早，历史上人们对地震破坏势的研究可以分为几乎平行的两条技术途径：第一条途径主要是围绕以宏观烈度为中心的对地震破坏势的研究。这方面的研究最早可回溯到1564 年，Jacopo Gastaldi 曾对发生在当年7 月20 日的滨海阿尔卑斯地震，在地图上用不同颜色标出各地区所受的地震影响。虽然这种对地震破坏作用的描述很粗糙，但它是人类第一次把地震破坏从简单含混的文字描述形象化了，成为研究地震破坏势的第一个历史里程碑。本文以Ⅱ类Ⅲ类两种工程场地为原型，分别对软夹层的厚度和埋深对软土场地地震效应的影响进行了数值分析。利用有限元分析软件OpenSees对余震地震动参数进行时程分析，考虑多条余震、余震强度参数等因素对结构的增量损伤进行研究。利用程序对构造剖面、不同的输入地震波时程及不同的峰值加速度水平，进行了余震地震动参数及潜在破坏研究，分析软夹层对地震动峰值加速度的影响、峰值速度，反应谱最大值以及反应谱最大值所对应的周期的影响、特征周期的影响等。
关键词：软夹层；地表地震动；土层计算模型；场地地震反应；地震动输入
Abstract：
People's interest in and Research on earthquake damage is far more early than earthquake prediction. In history, the study of earthquake damage potential can be divided into almost parallel two technical approaches: the first approach mainly focuses on the study of the earthquake damage potential centered on the macroscopic intensity. This research can be traced back to the 1564, and Jacopo Gastaldi used different colors to mark the earthquake affected by different regions on the map of the coastal sea Al - base earthquake that took place in July 20th of that year. Although this description of the earthquake damage is very rough, it is the first time human being to describe the earthquake damage from simple and ambiguous words, and become the first historical milestone in the study of the earthquake damage potential. In this paper, the influence of the thickness and depth of soft interlayer on the seismic effect of soft soil site is numerically analyzed based on the two engineering sites of class II and III. By using the finite element analysis software OpenSees, the time history analysis of the aftershock parameters is carried out, and the incremental damage of the structure is studied by considering the multiple aftershocks and the strength parameters of the aftershock. Using the program to study the parameters of the aftershock and the potential damage of the seismic wave time history and the different peak acceleration levels, the influence of the soft interlayer on the peak acceleration of the ground motion, the peak velocity, the maximum value of the response spectrum and the period of the maximum value of the response spectrum are analyzed. The influence of the cycle and so on.
Key words: soft interlayer; surface ground motion; soil layer calculation model; site seismic response; ground motion input;
目录
1.绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.1.1 课题研究背景 1
1.1.2 课题研究意义 3
1.2. 国内外研究现状及分析 4
1.2.1 地震动破坏势的研究现状 4
1.2.2余震对单自由度体系影响的研究现状 4
1.2.3 余震对多自由度体系影响的研究现状 5
1.2.4 中国内外文献综述的简析 7
2、一维土层地震反应分析方法 8
2.1 一维场地力学模型简介 8
2.2一维土层地震反应线性化计算程序（RSLEIBM）简介 11
3、余震地震动参数数据的选取 12
3.1 地震动输入 12
3.1.2 场地类别划分标准 13
3.2 场地钻孔资料 15
3.2.1 Ⅱ类场地的钻孔资料 15
表3.3 Ⅱ类场地原始土层剖面钻孔资料 15
表3.4 Ⅲ类场地原始土层剖面钻孔资料 15
3.2.3 各类土的动剪切模量比和阻尼比 16
4、余震地震动模型计算 17
4.1 软夹层厚度关系计算 模型1-3 17
4.2 软夹层埋深关系计算 模型4-6 19
5、计算结果与分析 20
5.1 Ⅱ类场地计算结果及分析 22
5.2 Ⅲ类场地计算结果及分析 27
6. 地震灾害的特点 32
6.1 瞬间突发性 32
6.2 能量大、灾害重，死亡人数最多 32
6.3 经济越发展，城市化程度越高，地震可能造成的灾害越严重 33
6.4地震灾害的时空不均匀性 34
6.4.1地震灾害时空分布是不均匀的 34
6.4.2地震灾害时间分布是不均匀的 35
6.5次生灾害种类繁多 35
6.6 余震和后续地震会加重灾情 36
7 地震预知 37
7.1地震前兆 37
7.1.2生物异常 38
7.2地震监测 39
7.2.1手段方法 39
7.3检测设施 40
7.3.1监测设施 40
7.3.2监测环境 41
7.3.3观测数据 41
7.3.4数据意义 41
7.3.6地震预报 42
8地震的紧急救援 43
8.1 紧急救援越快越好 43
8.2 政府主导，各部门密切配合 44
参考文献 46
1.绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 课题研究背景
通过大量的震害历史资料可查明，大部分的主震发生之后会伴随有一次或多次的余震的发生。例如：2012年印度尼西亚遭受8.6级地震，仅仅在两小时之后便又遭受了数次余震，其中最大震级达到8.2级。2010年智利8.8级地震后，仅在24小时之内又发生了90余条超过5.0级的余震，这种级别的余震在两个月内一共被记录到三百余次。2008年汶川8.0级地震后，72小时之内共发生一百余次4.0级到6.1级之间的余震，截止到同年10月6日，共有42719次余震被记录，其中包括较多超过6.0级的强震。1999年台湾7.6级Chi-Chi地震后，在4小时之内发生了3次6.0级以上的余震。由于主余震之间间隔时间较短，同时余震震级可能很大，因此在强震发生后几乎没有时间来对结构进行修复甚至给人们逃生，从而余震对受损结构的影响成为了人们在进行抗震设计时必需要考虑的问题，越来越多的科研工作者在这方面进行了深入研究。主震损伤后的结构有很大可能产生明显的增量损伤，在接下来的余震中发生倒塌破坏或更大的人员经济损失。例如，1999年台湾Chi-Chi地震，一座加气站经历主震损伤后在接下来的余震中发生倒塌；2010年9月3日在新西兰克赖斯特彻奇市附近发生了7.1级强震，但并未造成人员伤亡。而在2011年2月21日，该地区发生了6.3级余震，却造成了146人遇难，300人失踪，市中心许多建筑物倒塌的严重后果；1999年土耳其Kocaeli地区发生了7.4级强震，一个月后该地区又发生了5.9级余震，此次余震使7人死亡，至少239人受伤，同时震中区域的大量建筑物发生倒塌。图1-1为Kocaeli地震中，同一建筑物在主震和余震后的破坏情况。2012年5月20日，意大利Emilia Romagna地区遭受了6.0级地震，造成7人死亡，50人受伤图，4500余人无家可归；在同年5月29日，该地区遭遇5.8级余震，造成16人死亡，350人受伤，14000人无家可归。图1-2为该地区一建筑在遭遇主余震时结构的破坏情况。图1-3为一钢结构建筑在遭受主震和主余震序列后其峰值层间位移角的对比。由图可见，余震对结构的破坏程度有着显著地加剧作用，有时甚至会导致结构的完全倒塌。
