龙头山集镇局部场地地震动效应分析

陈珍; 周游; 郝冰; 李远东; 周正华; 沈欣茹; 魏鑫

doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-050

龙头山集镇局部场地地震动效应分析

doi: 10.19987/j.dzkxjz.2022-050

陈珍^1,,
周游²,
郝冰¹,
李远东¹,
周正华^1, ,,
沈欣茹¹,
魏鑫³

1.
南京工业大学交通运输工程学院，江苏南京 210009
2.
中国地质调查局国土资源实物地质资料中心，河北三河 065201
3.
黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江哈尔滨 150040

基金项目: 国家自然科学基金项目（U2039208, U1839202）资助

详细信息

作者简介:
陈珍（1996-），女，硕士研究生，主要从事岩土工程等方向研究。E-mail：948259861@qq.com

通讯作者:
周正华（1962-），男，研究员，主要从事岩土工程等方向研究。E-mail：bjsmoc@163.com

中图分类号: P315.63
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-03-22
- 录用日期: 2022-05-16
- 网络出版日期: 2022-05-22

Analysis of the local site effect in Longtoushan town

1.
Collage of Transportation Engineering, Nanjing Tech University, Jiangsu Nanjing 210009, China
2.
Cores and Samples Center of Natural Resources, China Geological Survey, Hebei Sanhe 065201, China
3.
First Affiliated Hospital, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Heilongjiang Harbin 150040, China

摘要

摘要: 依据龙头山集镇6个典型场地上的钻探资料及土体的动力非线性特性试验数据，分别建立了相应场地的地震反应分析模型。以幅值折半的龙头山镇强震动台站（053LLT）东西向主震加速度记录作为入射地震动，采用一维土层地震反应分析等效线性化方法计算了场地地震反应，讨论了近地表覆盖土层结构对地震动加速度峰值及反应谱的影响，并对场地效应与震害的关系进行了分析。
- 土层地震反应 /
- 场地效应 /
- 等效线性化 /
- 震害 /
- 地震动
Abstract: Based on the drilling data of six typical sites in Longtoushan town and the test data of dynamic nonlinear characteristics of soil, the seismic response analysis models of the corresponding sites were established respectively. Under the action of ground motion acceleration in east-west direction obtained by Longtoushan town strong observation station (053LLT) during Ludian earthquake with half-amplitude, the equivalent linearization method of one-dimensional soil layer seismic response analysis was used to calculate the seismic response of each site and the effect of near-surface overburden soil layer on peak acceleration. Response spectrum of ground motion was also discussed, and the relationship between site effect and earthquake damage was analyzed.
- soil layer seismic response /
- site effect /
- equivalent linearization method /
- earthquake damage /
- ground motion

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图 1 6个场点的钻孔位置

Figure 1. Borehole position of 6 sites

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图 2 场地土体非线性参数

（a）动剪切模量比与剪应变水平关系曲线；（b）阻尼比与剪应变水平关系曲线

Figure 2. Nonlinear parameters of site soil

(a) Relation curves between shear modulus ratio and shear strain of different soils; (b) Relation curves between damping ratio and shear strain of different soils

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图 3 基底入射波加速度时程

Figure 3. The acceleration time history of the base incident wave

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图 4 基底入射波加速度反应谱

Figure 4. The acceleration response spectrum of the base incident wave

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图 5 地表水平向地震动加速度反应谱

Figure 5. Horizontal ground motion acceleration response spectrum

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表 1 6个钻孔的分析模型及土体力学特性参数值

Table 1. Analysis model and parameters of soil mechanical properties of six boreholes

钻孔	序号	岩土层名	层底深度/m	层厚/m	剪切波速/（m•s⁻¹）	岩土密度/（g•cm⁻³)	土类号
DZK1	1	杂填土	3.2	3.2	185.0	1.87	24
	2	圆砾	11.8	8.6	281.0	2.25	1
	3	圆砾	19.1	7.3	327.0	2.25	2
	4	砾砂	23.0	3.9	310.0	2.15	3
	5	砾砂	26.0	3.0	310.0	2.15	4
	6	计算基底			758.0	2.50	26
DZK2	1	素填土	1.2	1.2	201.0	1.72	24
	2	圆砾	4.5	3.3	277.0	2.25	12
	3	粉土	5.1	0.6	270.0	1.96	5
	4	圆砾	7.0	1.9	328.0	2.25	1
	5	漂石	7.8	0.8	542.0	2.45	26
	6	全-强风化石英砂	15.6	7.8	453.0	2.23	6
	7	断层角砾岩	18.0	2.4	521.0	2.45	26
	8	全-强风化石英砂	59.1	41.1	496.0	2.23	6
	9	计算基底			586.0	2.50	26
DZK3	1	杂填土	1.2	1.2	190.0	1.87	24
	2	圆砾	9.9	8.7	379.0	2.25	1
	3	含砾粉质粘土	12.1	2.2	332.0	1.94	7
	4	角砾	13.5	1.4	445.0	2.10	25
	5	碎石	16.0	2.5	472.0	2.10	25
	6	砾砂	21.2	5.2	434.0	2.15	3
	7	含砾粉质粘土	24.3	3.1	431.0	1.99	9
	8	计算基底			539.0	2.50	26
DZK4	1	杂填土	3.2	3.2	211.0	1.87	24
	2	卵石	4.7	1.5	432.0	2.10	25
	3	圆砾	9.8	5.1	417.0	2.25	1
	4	含砾粉质粘土	12.5	2.7	375.0	1.94	7
	5	粉土	13.2	0.7	379.0	1.96	5
	6	含砾粉质粘土	18.0	4.8	385.0	1.97	8
	7	含砾粉质粘土	24.0	6.0	385.0	1.99	9
	8	含砾粉质粘土	30.1	6.1	385.0	2.00	10
	9	全-强风化白云质灰岩	59.0	28.9	462.0	2.20	11
	10	计算基底			510.0	2.50	26
DZK5	1	素填土	1.0	1.0	281.0	1.72	24
	2	圆砾	6.7	5.7	391.0	2.25	12
	3	卵石	7.7	1.0	440.0	2.10	25
	4	圆砾	9.5	1.8	419.0	2.25	13
	5	圆砾	11.5	2.0	419.0	2.25	14
	6	圆砾	15.0	3.5	419.0	2.25	15
	7	圆砾	21.8	6.8	419.0	2.25	16
	8	全-强风化白云质灰岩	22.5	0.7	545.0	2.20	11
	9	断层泥	23.1	0.6	392.0	1.86	17
	10	中风化白云质灰岩	27.5	4.4	759.0	2.50	26
	11	断层泥	28.3	0.8	392.0	1.86	17
	12	计算基底			759.0	2.50	26
DZK6	1	素填土	1.0	1.0	165.0	1.72	24
	2	粉质粘土	4.4	3.4	217.0	1.92	18
	3	粘土	6.5	2.1	213.0	1.86	19
	4	含砾粉质粘土	9.2	2.7	234.0	1.86	20
	5	砾砂	10.8	1.6	274.0	2.15	3
	6	粘土	11.6	0.8	321.0	1.86	19
	7	砾砂	13.7	2.1	259.0	2.15	3
	8	粉质粘土	15.5	1.8	360.0	2.03	21
	9	粉质粘土	18.7	3.2	360.0	1.85	22
	10	全-强风化白云质灰岩	26.5	7.8	703.0	2.20	23
	11	计算基底			804.0	2.50	26

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表 2 不同土类的动力非线性特性参数值

Table 2. Dynamic nonlinear characteristic parameter values of different soil types

土类号	岩土名称	剪应变（γ）/10⁻⁴
		0.05		0.1		0.5		1		5		10		50		100
		模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）	模量比（G/G_max）	阻尼比（λ）
1	圆砾	0.9976	0.0060	0.9952	0.0093	0.9765	0.0252	0.9541	0.0382	0.8061	0.0942	0.6752	0.1301	0.2937	0.2116	0.1721	0.2337
2	圆砾	0.9954	0.0037	0.9909	0.0063	0.9560	0.0212	0.9157	0.0351	0.6847	0.0976	0.5206	0.1350	0.1784	0.2049	0.0980	0.2203
3	砾砂	0.9975	0.0052	0.9950	0.0082	0.9757	0.0232	0.9526	0.0361	0.8007	0.0927	0.6676	0.1298	0.2866	0.2145	0.1673	0.2374
4	砾砂	0.9933	0.0076	0.9868	0.0123	0.9371	0.0365	0.8817	0.0569	0.5984	0.1339	0.4270	0.1717	0.1297	0.2301	0.0693	0.2412
5	粉土	0.9970	0.0026	0.9940	0.0043	0.9706	0.0143	0.9429	0.0237	0.7675	0.0684	0.6227	0.0985	0.2482	0.1659	0.1417	0.1834
6	全-强风化砂岩	0.9938	0.0010	0.9878	0.0021	0.9416	0.0112	0.8897	0.0222	0.6173	0.0833	0.4465	0.1235	0.1389	0.1977	0.0746	0.2135
7	含砾粉质粘土	0.9980	0.0006	0.9960	0.0012	0.9804	0.0055	0.9616	0.0105	0.8337	0.0430	0.7148	0.0722	0.3339	0.1627	0.2004	0.1939
8	含砾粉质粘土	0.9937	0.0005	0.9876	0.0012	0.9408	0.0077	0.8882	0.0164	0.6137	0.0711	0.4427	0.1098	0.1371	0.1844	0.0736	0.2005
9	含砾粉质粘土	0.9942	0.0133	0.9885	0.0196	0.9453	0.0470	0.8962	0.0673	0.6333	0.1365	0.4633	0.1690	0.1472	0.2190	0.0795	0.2286
10	含砾粉质粘土	0.9968	0.0066	0.9937	0.0102	0.9692	0.0275	0.9402	0.0416	0.7586	0.0998	0.6111	0.1345	0.2392	0.2049	0.1358	0.2219
11	全-强风化灰岩	0.9862	0.0083	0.9728	0.0138	0.8772	0.0431	0.7812	0.0666	0.4166	0.1397	0.2631	0.1667	0.0666	0.1993	0.0345	0.2045
12	圆砾	0.9872	0.0082	0.9746	0.0136	0.8849	0.0427	0.7935	0.0663	0.4345	0.1415	0.2776	0.1702	0.0714	0.2057	0.0370	0.2114
13	圆砾	0.9975	0.0007	0.9950	0.0014	0.9754	0.0065	0.9520	0.0124	0.7987	0.0494	0.6648	0.0807	0.2840	0.1678	0.1655	0.1944
14	圆砾	0.9941	0.0030	0.9833	0.0053	0.9443	0.0192	0.8945	0.0323	0.6291	0.0902	0.4589	0.1229	0.1450	0.1786	0.0782	0.1900
15	圆砾	0.9979	0.0005	0.9959	0.0011	0.9796	0.0055	0.9601	0.0110	0.8280	0.0493	0.7065	0.0854	0.3249	0.2007	0.1940	0.2407
16	圆砾	0.9912	0.0112	0.9826	0.0174	0.9189	0.0464	0.8499	0.0686	0.5311	0.1417	0.3615	0.1725	0.1017	0.2145	0.0536	0.2217
17	断层泥	0.9956	0.0033	0.9912	0.0058	0.9575	0.0207	0.9184	0.0351	0.6924	0.1030	0.5295	0.1454	0.1837	0.2273	0.1012	0.2458
18	粉质黏土	0.9988	0.0025	0.9975	0.0041	0.9878	0.0124	0.9758	0.0199	0.8897	0.0570	0.8013	0.0856	0.4465	0.1742	0.2874	0.2075
19	粘土	0.9982	0.0005	0.9964	0.0009	0.9821	0.0047	0.9648	0.0092	0.8458	0.0412	0.7328	0.0720	0.3542	0.1760	0.2152	0.2144
20	含砾粉质粘土	0.9989	0.0069	0.9978	0.0101	0.9892	0.0245	0.9787	0.0358	0.9018	0.0835	0.8211	0.1164	0.4786	0.2107	0.3146	0.2453
21	粉质粘土	0.9961	0.0015	0.9922	0.0027	0.9620	0.0111	0.9268	0.0200	0.7170	0.0673	0.5589	0.1002	0.2022	0.1704	0.1125	0.1875
22	粉质粘土	0.9991	0.0034	0.9982	0.0052	0.9913	0.0134	0.9828	0.0201	0.9193	0.0504	0.8507	0.0726	0.5326	0.1430	0.3630	0.1719
23	全-强风化灰岩	0.9941	0.0008	0.9883	0.0018	0.9441	0.0103	0.8940	0.0211	0.6279	0.0858	0.4576	0.1307	0.1444	0.2176	0.0778	0.2366
24	填土	0.960	0.025	0.950	0.028	0.800	0.030	0.700	0.035	0.300	0.080	0.200	0.100	0.150	0.110	0.100	0.120
25	角砾、碎石或卵石	0.990	0.004	0.970	0.006	0.900	0.019	0.850	0.030	0.700	0.075	0.550	0.090	0.320	0.110	0.200	0.120
26	基岩	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050	1.000	0.050
注：土类号1—23源于实际实验数据，土类号24—26为《工程场地地震安全性评价工作规范》（DB 001-94）推荐值

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表 3 地表水平向地震动峰值加速度及记录峰值加速度比

Table 3. Peak acceleration of horizontal ground motion and recorded peak acceleration ratio

计算模型	峰值加速度/（cm•s⁻²）	记录峰值加速度比
DZK1	1056.0	1.11
DZK2	742.0	0.78
DZK3	1100.0	1.16
DZK4	449.1	0.47
DZK5	1064.0	1.12
DZK6	1718.0	1.81

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