第46 卷
第1
2期
201 3年 21 月
D0I 1 .01 1 7 8 4 / t x b d 210 13 20 4
天
大津学报学 (然科 学与自工技术程版) J u ron a l o f Ti a nj i n Un iv ers i t y ( cS i e nc e a nd Te ch n o l ogy )
_ 0Vl 46_ N O. 2 D1 ec 20.1 3
中西部地 区场国放大模型地
治军 姜 1 2, 胡进 军, 1, 2 ,谢 礼 立, 一 , 张 齐 , ( 1 .中国
震地局工力学研程究所, 尔哈 滨15 0 08 ;0 2 .中国地震 地震局 工程与工程振动点实验重 ,哈室滨尔1 50 08 0 ; 3 哈尔.滨业大学工木土程学工院, 哈尔 滨1 5 009 0 ) 摘:为要探 场地讨地对震动的 响 ,影取选汶川震地震 主余、震记录及 美下国代一震地衰减动关系 NG (A) 项目 的强
震
记 录,通过 比较地 震动观值测与基岩 减 衰关系预 测值 得到场 放地大 系数 .分 析 得出以 3 0 参考地震和为 变动量的
场 放 地连 续大 函数 型模.模 考虑型了场 的 地3 0 对 地 震动影响 的 异 差反 映,了 汶川 地场 地区件 对条地震 动 影的
响通过 随. 效机 应方回法 了归 型 模数系.型模结果表明: 当参考地动 震小 于4 5~ 5 5 ga l 时其,场对放地大 影响无; 当参 考地震 动于 4 大5 ~55 g a 时 ,相 l场同地上其增大随场地放大 数减系 小;且参而考震动地软对场地上周短地期 震
动 场地放的 大响显影著, 对硬场土影响不显著.地
关
词 :参键考震地动 ;地 场放 大;地动震衰关系 ;减川汶震
中图分 地类 :号 3 P 51. 9 文标献 码志: A章编文 :号0 49 3 .2 1 37 ( 20 1 3 )1 2 - 1 07 — 10 8
Mo d e o l f Si te A m pl i icf a it n o F a c o r ft or We ste r n hCi n
a iJ a ng Z hi j u n 一, Hu Ji nj u 一,Xi en L i l i , 一,Z h n a Qi g, 。
1( I n.s t ti tue o f En g ni e r ien g Me ch n ia c sC h i ,n aE a r thq u a k eAd m in is r tat i o n ,H r b a i n 1 5 00 80 ,C hi n ; a
2
. Ke y L a b r oat o r y o f Ear th u q ak e En g ine e r nig a n d nE g i en rei n g Vib r at io n , hCi n a E a  ̄h q u k a e d miAn i sr t a t i on, aH r b i n
1 5 0 08 ,0C hi n ;3 .a cS oho l o fC i v i l E n ig nee r in g ,a Hr bi n I ns i uttt e o f Te c h n o l g y oHa ,r b i n 1 5 00 90 ,C h in a)
bAs t a cr tT:o i nv se t iga et h te e f ce t o f s i t e c o n dit i on o n gr o u n d o tmi on,s tr nog m toi o n e r ocr ds o f Wen c h u an e a r t‘
hq
u a k e an d n ex t g ne e ar i t o ant etn uat i no( N G) wA r ee u s e d n i t hi ss t u d y. Si et a pm i li f c at i on a c ft or s we r e o b ta in e db y c om -
p a ri n g h e t s e c t p ar l a cce e lra t i n so fr o m re c r d i o g n sa dn r o k c a t en ua t o ni r e la tio n s h pi .A omd e l f o r r o t gm d o m it n o a pm l i- icf a t oin w h ich i s de p n e edn t o n 3 0 a dn r f eer n e ec gr o u nd mo t oin w a s dev el o p e d . Th e o md e l tke a sin t oa c c uon t t h e ni ul fe n c e o f di fer en t 3 o w tih i n th e s a e m s i te c tae go ry o n g ro u n d m t i oon an d er lf ec t ts h e s i t e c on d i i ot n s pe i a clt
y of W en c h ua n a re a T.he co e c fi e nit s w ree e st im ate d s u nig r n ad o me e f t mce t ho d .I it S hso n w th ta t e s h t ie fa c to r i S i n d -e p e n d en t o f r e f er e nc e g r u n o d mo ti on l o e r t h w an 4 5 — 5 5 g 1a. hTe f cat o r d e cr ea ess w i t hi n cr e a isn rg ef er e n ec m o ito n wh e n i ti s re g a t r teh a n 45 —55 g a 1 . T e hr f e re en c e g r o nud m o tio n h a s a n pap r e ica b el mipa ct on l o-w pe oir d omt io n b u t h as no i n lf e u nc e o nl o ng - pe r i d o a nd h d r sa o il s ti e.
e y Kowr ds : erf e e rnc e o r g u n d o t im on s i; te a pml i i f c at i on ;g o ru nd mo t i no a t t e nu a ti on W ;en ch ua n e rat h q ke ua
局
部 地场条件 是 响地震 影动的主要 因素 一之, 也是 衰 减关 研 究 系 重的要 内容. 衰 关减系 研究 中 的 场
于 “土层 ” 和 “基 岩 场地 的” 类方分 法分 较 歧 大,为 解决 这 问一题 ,美国 NEH RP( 1 9 9 ) 4推 荐 范规 提出 利 用 3 0 ( 表地 下以3 0 1 T I 度 内深均平剪 切速波 )作 为 表征场 地条 件的 参 . 数定 研量场地条件究地震对 动影 的响包 括种3 方
地
效应般一过两种方通式体 : 现 ①场地参以数的形式 分 衰区减 关 系中 不同 类 别地 对场地 震 动的 响 ; 影 ② 对 “ 针层 ”土和 基岩”场“地别建分衰减关立系 .¨ 对
收 稿期 :日 20 3 1 . 90 — 02 ;修回日 期 2 0 1: 3- 1 0 — 71.
2
0 1 1 B0 2 ) ;国家 点重 基础究发研展 计 划(9 7 3计划) 资 项助目
基金 项 目 中 国震地 工程 局力研学 究所 本科研业 基务专项费资助项 (目( 2 10 1 CB0 1 36 0 1 ); 家国 自科然基金学重资助点 目(项5 1 2 38 0 1 2 9 , 2 11 5 30 1 13 5, 0 9 830 0 6 );家国 国际科合作专技资项项 目 助
2(0 1 2 D FA 0 87 01) .
作者介 :简 姜军 治(1 9 8 4一
)
, 男 , 士博究研生 j, zji em @ 6 31 .co m . 通作者 : 讯 胡进军 h u , j inj a @n i em.a c . c n .
天大学学报津 (自然科 与学程工技版) 术
第4 6卷
1第2
期法
:① 直 接 测 法观, 建 立 维 台三阵 观测 同 一 场 不 点 深 度同的地 震动 ,通 过 较地比 和表下 井岩基 的地震动来 研究 场 条地件 对 地震动 影的响 【 3 ;② 参场考 地法 ,比 较 土层场 和邻 地基 岩场近地地 动 的震差 ,异并定 义 土
异,
矩 震可级消震级饱和除现 ,象因此 本文以断 层类 型 和矩震级为表征震源作性特的数.由于断参层距 ( 场 点距 裂破面 的 短 最距 离 ) 可反 映 源 体 震局中 部 破 裂对 场地近 震动特性 的显 影 响 , 著对于 有断 层 模型 的地
震选取 断 距层 作为 播介 传质参 数 ,对 于断层 模型 未
层
和基岩场地地震动比的为值场放地大数系, 通过分 场 地 放析 系大数 来研 场 究地对 地 震 的 影动 响[4 - 5] ;
③ 非 参考场地 法 ,一 这 法不方 赖依 于 基岩场 记 录地 , 通 比过较 土层记 的录地 动震和参 考地 震 动 (通过 基岩 衰 减关 系预测 基的 场岩地 震 动地 ,用 以表征地 作震用 水平)之 间的 差 异 到得场 地 放大系 ,数进 研而究 场
地 地对 动 震影的 响【 o J .
知的汶川余 以震源震距作传为播质参介数. 为了 反
映 类同别 场 地内对 地震部 影 响 动的差 异, 选 取 3 o为 定 表量 征地场特 征的 参 ,数 汶川 震 台地站 的 3 o来 自 喻 烟 的统计 结 果 】【 .
采的用录来 自汶记川 主 、 震余和震 N G A数 据库 .引入 N G A据 原 因包数 括 3 :点 ① 汶 主震川 和余 震 之间级震缺较空,大 采用只汶地川震据无数法约 模束型 在 震级 空 缺 内的 段特性 ; 汶② 地 震 中 川台站的
3 值0在 2 0多0 ~ 4 00 m/ s间之 3, 0 大的场值地量数 较 , 少无研究硬场地法地对动的放震特大性; ③国 内
年来 ,近国 内 外 些一学 者 影 就
响场 地大 放 因素的 进 行了讨探 ,B o rc h e r d t 等 L8J 比 较了 西 哥地震墨和北 岭 地震 中层 土地场 和邻 基近岩场 地的加 速度 反 谱 应 ,结 果 明土表层对震动具有地非性放大线应 , 即随着效 邻 近 岩 场地 基地 动 的增震大 场地 放 大 系数 小减; D obr y 等 J 用同采样方法得到多场个地的放系数 大,结 也果
明邻表基近场地岩震动地场与条件地放大对数均系 影有响 . 李 军小等l1 o _针 对 中 规国 范各类 中 地 在场不 同地 动输入震拟合 下了地场系 ;数耿淑伟I 3 ]提 出各 了 场地地类震影响系 数议值建.以上研究 的共 同点 是 提出了每类地的场影响数系 ,忽了略类别场地同 。 不 引同起 的异差 . Ch oi 等【 】l J 立 了 以 3建0 及 参 地考
震 动 为量 的场 变放地大模 型 , 该模 型可 有 地 效映反 土层对 地 震动 的非线 放性大 特性. aW ll i ng D等 2] 利 数 用
数
主据要选白汶川余 震, 大 数据震少稀 ,水平 低的地 震作 不 用容 使易土层 生 非线 性反发应 , 无法 研 土究层 对 地动的非线震放大性征特.数 库据 中 G AN 数据的
震 级介 于4 .6 7~. 9 之 间 断层, 低距于 20 0 k m的记录 共 199 9 条, 其 中基岩 记 录 655 条, 土层 记 录1 3 4 4 条. 川地震 汶数据包括 震断主 层 距小 于 0 20 k m 和部 分 余震 ( 4 .=5 —6 4 .) 震距 源小于 200 k m 的 录记 . 中土其层记录 8 94 条, 由于 场地 型类和 距条 件 的离制
限
得使用可基岩记的为录3 7 条.图 1 表和1 别给出分 基了岩 土和层 地 的记场录 的信 息,图 给2 出 了强震记 录
场 地 的 0 值3 分 布方直 图.
8 0
7 5
模拟方值法立 建关了基于岩参场地考 GPA 。和的 场地 放 系大数 解 析 模 型 在 此.两模 型基 础上 ,美 国 下 代 地 动震 减 衰关 系 (n e t x egn er a ti o n at t e n ua t i n ,o 一
NGA) 计
划中 个4小 组 也针 对 场 地 放 开 大展了 研 【究 J J, 各并 自 提出了地 放场大模型 .
结总国 内 外成果 , 可现 发响 场地放影大 的因素 主
o N G土 A层 v汶 基川岩 v汶土川 层
7
. 0
6
-5
皑
. 6 0
包要 括场 条地件 和地 震 动 平 两 点水 国 .内 有已研 究
讨 探了上两因以
素对场地大放的影,响 成但都为果适 用 于 每 类 地 场影 响 的系数 汶川 大. 震 地获 得 的中
场强近震记 为录 究我 研国场地放 模 大提供 型了基 , 础因
.5 5
5. 0
4 . 5O O5 1O 0 15 0 2 0 0
此
本 以汶文 地川 强震 资震料 基 为 础 , 适 并当补 充 NG 数A据库 记录 , 分 得 出 析以 3 o和参 地 考震动为
断层距 / m
k
变量 的地放场大连续 函模 数.型 模 型可反映此川汶
地 场区地 条对件 地 震动 影响 的特 . 性
图
震级一1 距 离分 布 F
ig . 1M a ngi u t d -ed i s t nac e d i st r biu t oi
表n 1 岩基土层和地场强震录记数 的
量 地1 震 据 数
本文 研究 的 地震动参 数 为 5 %阻尼 比加速度 反 应 谱 SA两 水平分 的几何平量 值均. 鉴 断于 类 型层项 可 体现 同断层不 型 地震 类起引的 地震 动 的系统性 差
a bT. 1 Numb er o f r e o cr ds fo rs iol s tie s n da r o c k s i tes
据来源 数
基 岩
场类地 型
层 土
N
A数G据库 川汶地震
6 55 37
13 4 4 48 9
20 1年 1 2月3
姜 治等军:中国西部 区场地地放模型
大A
M ㈤ P 、 : S Are f【 ) T
(1)
式中
为加 速度反谱应 的期周 .S 和 A S A f 为 %5阻 尼 比 加 速度 反 谱 应.根据 前 研人究 成 果可知 影响场 地系 数的 素 因包 括震地动 水 和平场 地 件条 两点 9LJ , 因
本此 研究探 讨 建立 以 3o和 参考 地震 为变 量动 的场 地 放 大连 续 数函 型模 .图 2 强震
记 录 场 地的 3 0 分 直布方 图 F
ig . 2 H i s to gr m o fa ,v3 oo f st o nrg mo i o tn s i t e s
2
. 参 考地震2 参动 考 震 地 可 通动过 适 合本 地 的区基岩衰 减 关系 预 而测得出. N A 项 目中G, d rI i ss 0 8 (1 80 衰)减关 适系 用于预 测 基场岩 地震地 动. 本文 照 参1 0 模8型形式 , 数 以据库 中基岩 地场记录 为 础 , 采基 用机效应随 归回 方法 _ 1 给出基 岩 衰 减关 系 以预 参 测考 地震 动 .选用 基岩的 衰 关 系模减型 为
2场放大 地系数 参与考震地动
2 . 场1 放地
大 数
系通过
参非 考场地 法研 究场地 条件 对地 震 动 影 响
l
ny= f( R )+f (M +
)
2 ( )
不
依于赖基场岩记录地 而是,据根岩衰减关基系预 测得 到参
考地 震 动 , 采 这 用 方一 法丰 富 可 了 记 录用数 量 . t eS idl J 根 S据 a d g ih 建立 基的 岩 衰关 系估减 计参 考地 震动 ,并通 过 比 土较 地层震动 与 参考地 震 动的差 异 得 出场 放 大地系 数同. 样 C oh i _ 等 Jl J根 据 Ab ra h a smo n 和 iSl v a基 衰岩减关 系得 参 考到地 震
动
式: 中为 5%阻尼 加速比 度反应谱 f;( R 为距) 离 定 标 函 数 厂; ( 为震 标级定 数 函 ; 为矩M震 级 R; 断为层
距
,川汶震记余 录 震以源距替 ; F 代断层为类 参型 数, 逆断层地 取值为 震1 , 他其况情值取为0 ; 为回 归
系 数 .f ( ) 和R厂( 表 的式 达为
(/R ): 一( a+ 2 )l n (R+ 10 ) 7+R
(
3)
和
地放场大数系. 文本照文献[ 7参 中的做]法, 以数 本 据库中基 岩 地场记 录 为基础 建 立加 速度 反 应谱 衰 关系 ,减 由减关衰系 估计参 地考震动 S r 。A 本文 义定场
放地大 数 AM系为P 实 记 录际的 加速度反 应谱 S A 与 同周 期参考 地震 动 A fS 值 , 比即
厂
f 、 ' ) = j 【 + 4 0 ≤ 5
+a
6 M > M 。
(
4 )
式中:
为 应 反非弹性 衰 的减距离 修 系正 ;数1 0 8 型模中震 级 标定 函 数 采 分段 函用 数 式 , 形 为 段分 点震级; a 1~ 为回 归系 数表. 给2 了基出 岩衰减关 系
表 2 基岩 衰 关 减系 系数回 归结 果
Tab 2 Re. g ers i son r e s lut s o f r o k ac t e ntu a it on erl a t i ons h p i apr ame t e r sT / s
a l 2a a 3 a4 a 5 a 6
0. l 0 O.O 2 0. 0 3 0. 0 5 . 1O O0 .1 5 0. 2 0
1 3. 1 5 l .32 7 1 . 63 O 13.9 4 1 3 - l 3 l 1 . 9 1 10 0 .2
0 — . 259 8 —04. 52 69 2 0 .— 5 3 5 9 6 —0 . 06 9 8 2 —0 .5 2 2 5 3 0—
. 1 1 3 0 —0 . 0 44 8
3 .
4 65 2 . 4 34 26 . 34 51 8 3 . 334 73 .O 5 1 3 2.8 4 1 1 2 . 6 4 4 8
—
0.3 0 6 —0. 3 00 —0 . 92 —6 0 . 8 7 2 0— .26 —4 . 0 4 2 0 — . 20 1
9
41 3. 0 0 1 4 . 1 14 41.5 14 1 I4 30 11 3 9.0 3 13. 6 0 0 1.3 10
0—0
7.0 5 一O 6.9l 0一 6 8.3 —0 . 66 2 — 0 .60 8 —0 . 55 4—0. 505
0
.0 0 00 4 9 0 .0 0 0 3 36 0 0 0. 0 4 84 —.00 0 l 24 4 — 0 .00 4 01 1 — 0 0. 04 20 9 —. 000 3 9 99
0
. 15 O 5 8 O . 11 8 3 O 0. 0 9l 1 0 3 . 041 7 5 . 004 6 57 O . 13 2 4 9 0 . 20 1 46
0-3 0
0 .4 O0 .5 O 1
. 00
9.7 7 8.
2 6 8 . 6 8 9
5 3.
0 .0 3 6 3 0
.1 8 5 4 0. 0 23 9
0 . 146 6
2 9 .60 5
2 . 98 6 3 3 - 26 16
. 4 11 2 l
—— 0 . 2 4 8 —
—0. 5 5 2 —0- 2 81
0—. 5 3
9
1 .3 901
13 .8 1 O 1 4 .4 0 2
6.1 111
—
0.5 37 —
. 50 8 —08 .6 4
9—0. 82 9
— .00 0048 4 —
0 0 .00 0 7 8 O. O01 66 4
. 000 8 0 5 4
.03 2 9 5
00 . 730 8 8 0 .41 3 3 4
.04 1 0 84
2 . 00 3. 00
5. 5 8 5 . 4 4
.06 2 1 5 0 . 5 5 2 8
. 387 4 7 4. 1 8 6 6
—0 _3 19 — .0 3 72
1
4 . 7 02 1 . 2 045
— . 0 37 60—. 74 6
0.
0 01 285 0 .00 8 5 l4
0. 4 59 4 9 0. 5 8 69
3
4. 0 0 5. 00 6 .0
O
7 . 00 8 . 0 O 9. 0 O
3. 5 0 7 .7 85. 7 16 .
99 3 . 9 2 l 1 .9 3
0.7 81 0O. 1 9 O O 0. 2444
O . 21 6 5 0 . 59 3 6 0. —401 8
4. 0 2 2 7 5 . 37 2 6 . 0 5 0 8 5
5 3 .47 1 . 4 76 71 6 8 5. 0 3
0 —. 4 23 —0 . 0 5 5 0— 4.5
—06 .5 0 —2 0. 2 9 4 —.0 5 96
1 1
. 6 81 1 2 . 5 24 .9 15 5
1 0. 304 7 . 618 1 2 . 0 5
1—
0. 35 5 —0 . 5 3 1 0— 1 3.9 —0
. 325 0 0.4 5 0 .—4 8 7
0
. 0 0 9 33 5 0 0l . 1 193 O. O 1 2 5 51
O . 0 1 2 8 6 9 0. 10 3 03 7 0. O 19 6 8 3
0 .49 8 3 8 0 . 5 49 2 50 .5 5 2 8 6 O
. l 5 2 81 . 0 492 58 . O16 7 1 4
l0. OO
l 1 . 34
—. 306 0 5
6
.7 37 1
0— .64 2
l1. 07 4
0— . 3 80
0
.0 2 0 9 4 4
0. 6
23 53
天
津学学大 报 (自然科学 工与技程术版
)4第6 卷
第
12期
数系 的 归结回 . 由于 汶川地果震 中 岩基 录记较少 回归 ,用 采的数据 中 GNA 记 录 占主 部要分 .为了探 讨建 立的 岩衰基 减O
_ L5 N1 .
3( )除去 放 大 系数中 性线放 大 部分 出非得 线性
5
0
2 O 5
0
O
5 O
关
系 对 国我西部地 区地 震预动 测适的 用性, 根据建 立 的衰减 关 系对汶 川 地震 中2 0 0 k m 以内 基岩的加 度 速
放大
分部, 即= I n AM 一P . 立建 以 30和 参考 地震动 变量 的为非线 性放 模 型 大.
O
(
4 )并合线 性放凡大- N 非和 线放性大 L 得 出场 放大地 型模 ,并采 用 随机 效 应 方 法 回归 模 全型部 系数.
. 13线 性 大放F LI N 根据 已 研究 成有果可 , 知参当考地 震接动 近 于0 时 场, 地 放大与参考地震 动 无 只关与 3o相 关 [ 5, ,71
4 ], 此 时 场地大 系数放 型模] 为 l
n MP A n 1 n (( 6 )
反谱应 ( 0=. 0 1 S 进行)预了测 ,图3 出了给实观际测 与预测值值的残差 矩随震级和离 距的化.变由可 知 残图差 绝 对的 值 不 超过0 . 8 , 且 匀地均 分布在 0附
近 ,这表明 本文建 立的 岩衰 减基关 对系 我国西 部 地 的区震 地动 测效预果 好 较 .
式 中
:6 】 i 为与 期相关周 系的 ;数V ref 为参场地 考 。.值
为 探 了讨 场 地 条 对件地 震 的动影响 , 以 周期 为 0 0. 1 S加的速度反 应 S谱A 为例 分析 场地 对地震动 的 放大 性特.据 NG根A 究研 成果 可 影知响场 地放大 的 因 素有 3 0 及 考 地震 动参 , 考参地震 动 需 据 根已
( a) 差 残随离 距变化 的
出给的岩基减关衰估系得出 计, 并式 按(1 ) 确定场地
放 大 系 数. 由于 参 考 地 动震 较小 时 InMPA与
l
n( 3 0 ) 呈性线系且对关参考震地无动赖性依 , 因此 本 文选 取参 考 地震 小 动于0 . 0 3 g的数 采据 用最/ j , ,- - 乘 拟式 ( 6合) , 而进计每个场地 的估线性场放大地 数
值. 3 . 2线性非 放大j I
基 已估于计 线性的场地大数放得 出值非线性场 地 放大 部分 L . 了研究 为L对 3 。 参 考地 震及
(动b)残 差随矩震级 的 化 变
图 3 汶
川 震 地 速加度 反 应 谱的 差残随 矩 级 和震 距 的 离化 变( = .00 1 S)
F ig 3. V ari at oi n of res id ua sl o Sf A iwt h d i s at nc e a d n
的
赖关系依 ,采取 下以两工步进作行析分. 第 步 : 1数据将按参照地震动考分 间,区 间内区 忽 参 略考震 动地对 L 的 影 响, 出得 L对 3o 的 依赖
生『并 建立 L 关于 3 o 数关 系.为 了函分 析 3 0对
线非性放大 的影 , 图 响给 出 4了不 区 同内非线 性放
m间 ga ni t ud e i n We nch a n u e a t h q r u a ke( = . 0O 1 S )
大
L 与 o 关 的 , 结系果表 明 L 随 。 。 的 变化
趋3
场地 放 大模 型
根 前据 人 究研成 果 可 知, 地放 大场由 线性 放大 F L l N 和非线 性 放 F 大 NL两 部 分 组[ M ]成 即 ,I
n AP= Ml N + 5(
)
势 近似 符合二 次 数函形式 , 因此 采 用 式( ) 7模 拟 线 性放 大非对 3 o的 依赖性 .
F L :N C1 I I ÷n l + c 2I n I ÷l + c3
ref r ef /
r ,
、
『 r/
、(
7 )
式中C 、 C1, 、 C 均拟为合系数.
进 建立而
式 中
:凡 N I为性放大 , 凡I线 N为 03的 函 ;数 F N 为非L 线 性放 ,大 L 为 o 和 考地 震参动的 数函因.此本 文建立 场地 放大模 型分为 以下 4 步.
1() 通 过基 岩 衰减 关系 估 计数 据 库 强中震 记 录 参考 的震地动 S rA e f 场 地放 和大系数AM . P
第
2 步 比:不较区同间非性放大线间的区别 , 之 对 参考地 震 动的 依关 赖系.为了分 析
参考 震地 对动非 线性 放 大影 响 ,的需 讨探 ( 式7 )中 系
C 数l 、C 2 和C 在不3 同区 间 间的变化之趋 势的 差 异,因 此 对 各 区间内数据 赋相予同权 重并采 用 小最 乘拟二合 , 表3给 出 拟了合结 果 .
( 2选)参取考震动地较小 的数据确定性线放大
20 1 3 1年2月
姜治军 等中国西部地: 场地放 区模大型
3表果 结表 明, 参 考地震 动 最 大和 小最 时,系 数 C 1 的对值绝差接近 4 相0 倍而 系数 c , 相差仅 为
1
5%. 相 对于 系数c 和C 3 ,, C 受参1 考震 地影 响显动
; 著外 此 同时,考 虑系 数 l 、 C 2 和cc 对 考 参地 震动 的
依
赖会使性型模回 归的系增多 ,数 限有的据导数回 致 归结果 离 性散偏 大. 而 且只 考虑 系 数 cl 对 参 考 地震 动
依的赖 关 系可 反即 映 考参地 震动对 场 地 放 大 的非 线性 影 响 ; 因此 , 本 模型忽 略 了C , 和 3C 对 参考地 动震
依
性.赖 根表 3据中C 的取值 ,采 用 ( 式8 模) 拟C 变 趋化 势. 10 c >S4A f
1
c 5 nl
L
c ≤ 4 As
( 8)
式中c 4 C和 5 为回 归数 . 系
.3 最3 模终型
并合线放性 大凡 和非性线放 大L 两 部分即
( b)O . 03 g < AS f ≤ 0 1. 0g
得可 到 终场最地 大放 型 .模于由 L 型第 模2项 与
F
Er N为 l n都( V  ̄ 。 / ) 的 性线函数 ,此因合并 可两这 项 ,得 出I AnM 模P型式 (9 ) .
c
( -
n n +
+ + ( 9 )
1
0 C)0(
. 10 gs <Are f≤0 . 2 0g
C4 >S A 所
1
c4 ≤ s A 州
式
中: s r A。坷为第 i地震次第 个场的参地考地动震, c /m s ; 2C~ C 6 均 为回 归数系; r/ i和 分别 事为件间残 和事件差部残差 ,内符 零合均值正分态.布
4 模 型 结 果 及 讨 论
用 采1 9 9 2 年Ab r aha m so n和 Y o u n sg[ 1 81 提出 的Ran do m E f fe c 算t 对法场 地放大 系数 模型 进行 回归, 结果见 表 4. 图 5给 4出个 场 地( 3 0 分 别 为
030 m/s 、 5 00 /m s、 8 0 0 / ms和l 5 00/ ms) 上周 期 为
3表 数拟合结系果
Ta b .3 F it it gn r e sul t s o f p a r aemt e r s
( d S)AI 。 >0 f. 20 g
图4
,NL 与 30 关的系
F ig 4. T he re la i otn b et we e n 1 N L a d n
0. 1 S、 .05 S 和1. 0 S的 MPA随 考地参 震动 变的 趋
C 3 化—0
. 9 83 0 — 0. 4 1 0 7 —0 3 .6 2 1 —0
_3 5 2 3
参
地考震动S rA fe
S Af ≤0 0.3 g O . 0 3 g S<A f ≤0 . 1 0g 0 .10 g< S Af 0≤. 2O
g SA e O> .2 0g
C 1
一0 .0 02 5 一O . 180 2 0 .—2 l 1 8 —
1 .02 3 6
C 2
0—. 0 5 22 —0 1 .l 7 8 — 0 . 3 32 6
O . 一13 3 5
势
.图 5可 知 , 参由 考地 动低 于 4 5—5震 5 g al时 , 对其场地放 大 系数 无影 ;响由 于 土 场软 地容 易发 生非 线
反性 , 参应考地震动过超 45 5 5 g a l时, 随 着考参地 震
动增大 ,软 土 场 地 的 线非性效 变应得 明 显 , 因而
场地大系数减小 放 ;但是同类不型场在相同地震地作动
天
津学大学报( 自然科学 与工技术版程 )
表 4场地 大放数模系回型归结果 T
/ s .00 1 0 . 0 2 O . 0 3 0.0 5 0 . 01 0 . 1 5 O- 20
-O 30 0 . 4 0
4 6第
第1卷2期
C 2
O—_ 3 52 8 —. 3050 0
—0 .34 7 8 — 0 3.39 0 —0. 28 5 —0 . 12 701 —0 26 7.1 —
0 25 8 . 0 —0 . 26 7 0
C
3 —0. 3 98 0 — 0.4 15 l 一0 . 35 69 —0 .3 27 0 — 0 2 6 .4 5 —0. 2 2 26 — 0. 2 4 6 5
一O. 201 O 0一 . 2 0l3
C 24 .68 9 7 27 9.9 1 8 2.1 8 8 3 O 1. 31 4 7 .6 5 04 3.2 0 0 50 . O 0 l
4 . 803 0 4 7.1 1 9
C 5 —0. 02 2 1 7 —0 . 0 2 4 4 6 — 0. 3 0 202 —0 0 3. 3 86 —0 .0 2 8 7 2—0 O1 . 917 一O. 10 4 33
—0. 0l 3 2 5 — .00 0 7 99
f 2 5 0 0 .0 2 4 7 . 0 3 1 210 .7 2 0 l 0 . 7 2 l1 2 5. 2 3 02 . 21 50 2. 0 2
51 7-2 2 31 9 5.
盯
0 . 6 55 0 0. 6 9 6 2 0 62.5 9 0 .66 0 8 .0 6 83 4 0 . 6 72 0 . 6 O5 1 7
. 07 7 5 8 0 76. 1 6
0 . 5 0
. 01 0 2 . 0
—0. 06 38 0
— 0. 79 45 一1 .1 0 4
2一0
. 2 064
—0. 9 56 3 1— .5 9 27
4 . 0 O1 O
4 8 9.5 9 20 .72 4
0—. l 】9 06
O 一. 0 l 57 9 — 0 .1O9 9 0
2 05 9 1 .
2 0 0 0. 0 2 0 10 7.
.0 78 1 7
O.7 7 1 0 .O 7 74 9
3
.00 4 .00 5. O O6 .O O
7 0 .
—00 9 8.3 4 —0 . 89 3 4 —0 . 98 3 4 —0 . 9 83 4
— 0 9 . 38 4
—2 . 0 39 0 2— . 9 3 0 02—. 0 9 3 0 — 2 . 0 39 0
—2 0 9. 30
3
1. 1 24 3 1 .12 4 3 . 1 2 41 3 1 1 2 4.
3 . 1 12 4
一. O0 91 47
0—. O19 74 —0. O 91 7 4 — .0 0 19 7 4
O一 . 1 0 9 7 4
2
5 21 . 3 2 521 3. 2 51 - 2 3 2 5 21- 3
2 52 1 -3
0. 8 1 7 6 0 . 8 7l 6 0 8. 47 3 0 . 8 34
00. 8 9 0 4
8. 00 9 . 00
1 .0O O
0—. 98 3 4 0—. 9 3 8
40 —.9 3 8 4
—
2. 9 3 00 — . 20 93 0
2 —.0 39 0
3
1 . 1 2 4 3 1 . 2 41
3 .11 24
一O.
O1 9 7 4 一. O1O9 7 4
一. 01O 97 4
2
5 2 _ 3 l 2 5 12- 32
5 2 .13
O 8. 8l 0 0. 8 8 2 5 0
. 88 7 6
用
下线性非程不 度同 , 土硬场地 非 线 性 程度 相 对 较
弱 .因 此对 于 硬 土 场地, 随着 参考地 震动增 ,大 场 地
大系放数减小显著. 不值注意得是的, 图 5 中3 o 为 1 0 05 r r sg场时地放大 数系 小 于 , 1原其 是因该 地 和 参场 场考 地 比相硬较 ,因此 地震动较 参考场 地小 .
根 式据( ) 1可场知地放 大 数系表 征了土 层场地 对
参考 地 动 震的大 放效应 , 本 而所 定文 的参考 地义震动 是 过基通岩 衰减 系估关计 而 , 得因结合此基 岩 减 关
衰S A 。 / (c m・ 。 ) s
a )(T0= .5
S与系场放大模型可地预任意场地地测震动 .图6给
出在层 距 断=R 0 k 1和 m5 0 m, k 30= 63 0 m /的两s 个 场地 发 生= .5 5、 = .6 和 M =7 5 5级. 走滑 地震 时 衰由 关减 系预测 的加 度反 应速谱.由图6 可 知= 5 5. 地震级加速 度反 应 谱峰值 应对 的周 小 期于震 大 应谱 峰值反 对应的周期 , 原 因 能可为 震大长 周 期分 相 成
对丰富
, 此反因谱应值峰对周应偏大期. NGA 项 建 立目 了5组 新代 衰一 关 系 ,减 别 为分
b A ra h ams o n— S i l v a 型模( A S0 8 、)C a pm b l le — B o o rzg ni a
S
A (/c m・ S )
( )bT= 0. 1 S
模
( C B 型 08 )、B o o r e —A kti n s n模型o( BA 0 8) 、 h C i o — u
Y o
u n gs模 型( C Y 08 ) 和Id r is 模型s( 10 8 .)其 中10 8衰 减
关 适系用 于 0 3于 介 5 049~0 m / s之 0 的间 基场 岩
,地 而他 其4组减衰 关系受场不地制限, 且都 建了 立 地场放大 数系 模 型.为 了比本 文较模型 N与 G A结的
果 图, 7 别分 出给 了本文模 与型N G A的4 场地 放 组 大数系模 型 参考 在地 动 为 震 0. 1 时g ,周期为 0 . 0 1 S 和 1 0 0 . S 加速度反应 谱 AMP 的对 比 .对比 果 表 结明
SA /( c ms・ ) ( c) T 1 =.0 S
本
型模场放地大系估数计值较N A 的G4组模 型
偏图 5 MPA参与地震动 的关考 系 F
i g . 5 e Rl t a oi ns h p ib e t w een AMP a nd r e fe r e c e n rg ou n d m ot i no
2
01 3 年1 月 2
姜治军等
:国中西地 区部地放大场型
模
平近接
.5
结
论
本文 汶以 地 震川和 NGA 震强 资 为料础 基,建 立 了 岩场 基衰地减关 系以估 计参考 地 动 , 震 而进 分析得 出 了考虑 地 震 水动 和平场 地 条 件 双 变量 的场 地 放
( a大 R=)10k m, 3 0 3 6= 0 / sm
模
型. 分本文模型析果结, 与 并 GNA 型模行进 比 ,较 得 出 以 3下点结论 : 1() 参 考 地震 动小于 4 55~ 5 g la时, 考参地震
动对场地 放大系数无 影响 , 此 场地时 放 系大数 与 只 ,。 相 关; 参考地震 动大 4于 5 5~ 5 a gl 时 ,相同场 上 地 随着参考 地震 动 增的大场地 放大 系 数减小; ( 2 ) 考 参地震 动 对 场软 地 上短周 期 地震 动 地场 放 大系 数影响显 著 ,对硬 土 地场 影不显响 著; ( 3 本) 场 地文 放大 数系 3 o随 的变化 趋 势与
( b)
=R 05 k m, 3 0 3 =6 0m /s
图 6 测预 的加速 度 反 应谱
F ig .6 A cce l er at i o n e s p orn se s p e tcr a o b t a i n e d fr mo a t — t enu a t i n roe a l ito n hs ip
N AG 的4组模型 致一, 但数值略 小 于N A G型放模 大系数
致. 谢
:感
谢 国 家自 然 科学 基 重 金 资 点助 项目 +
CY08 型 一模AS 0 8模
型 一 BA0 模型8 一- CB0 8 模型 —一 本 文 型 模
( 0 59 38 0 06 , 9 121 5 3 0 11 3, 51 2 380 1 2)、 国 家 重点 基础 究研发展 计 划( 9 73 计 划)资助项 目( 2 011 BC 0 1 360 1 ) 、 地 行震 科 研业专项 (2 0 1 2 800 1 3)、 国家 国科 际 技 合作 专 项资 项 助 (目2 01 D2F A 70 81 0 ) 和中 地国震局 工 程 力 学究研所基本研 业科费务项专 项 目 (2 0 1 10 2B )的 资 助 感.谢 中 地 国震局 工 程 力 研 学 所究 “国 家 震 动
强 020 3 0 0 4 00 5 0 600 0 7 0 0 8 00 9 0 01 0 00
。
/( m ・ s )
台网
中心”为研究提本供据数支. 持
考 文献 :参
l I j Sa d i gh K , Ch a ng C ,EYg an J A,e t a1. At t e nua t oi n
erl a t i on s h ip fs or s ha l lo wc ru s t a l e a r t h q u ak e s a sb e d no
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t Li oHn g h sa nZ, ah o F e n g x i n A.mp li fic a ti n o fa c t or os r f s p c eail a cce l e r a ito n p par o p r i at e fo r is te c a te o gr yof
/ m(・s t )-
( b
)T=I. 0O S
C
h ni a [J] . Ear t hq a k u e c Sie n c , e2 0 70,2 9 1( :) 67 . 7
6( i n C i hn ese ) .
图
7 文模型与 本NG模A 型的 A PM对 比F
ig . 7 Co pm
a ri s o s n o f AM P of t he o m d l ei n h et p pa r e wi h tt ho se o f NGA mo d le s
[ 3]
耿淑.伟 震抗设计中 地震 的输动参数入 的研究 [ ] D. 哈尔
滨中国:地 震局程力 学工 研所究 2,0 0 5 .
e Gn g S h ue w i. St o rn g G oru n d Mo t ion In pu t P a ra me t er s
小
, 与 AB0 8结 果接 近. 原 因可 能 为文本参 考地 较场
其他4 组型模软 ,偏 致导地放大系场偏小 ,数而与 B A 8模型参0考地场软硬度程相似, 因此 地放大场水
ro f S i es m ci D se i gn [ D] . aH b irn I: ns itt ut e of E n gi e ner ing
Mec h a n i cs , C ih a En a h r q t a k e ud mi nAi ts ra i ton 2, 0 05( n i
・
0 7 18 ・
C h in e s )e .
天津学学报大 自然科学(与程技工版) 术
第 6 卷4
第1
2期
f u n c
tio n o f 3 0 m hse r a w av e v e l oci t y [ J]. E a rt qhu a k
Sep e ct ra ,2 0 0 52 ,1 (1 ) :1— 3 0 .
l l nig M [12 ] Wa, Si lv a WAb , a hr am s on NNo n l.i ne r a i st e
[
4] F i e d l E H. A cc ou n itn g f or si t e ef e tcs i n p r o abb i i lst i c
esi s im c a hz rad an a l s y e s f o o su h e rtn C l iaf o rn a:i
O ver v i e ow f th e SC E C h pa s e I I Ir e p o tr [ J ] B.u lle itn f oth
e ma pl ifi c ta o i n af ct ro s f ro o n cst r a i in ng h t e GA Nmo d—
Se i s o lmo gi c al oSc i e y o tfA m e ri a ,c20 0 0 ,9 0 (6 B ) :S 1 一
S 13.
e l s [J ]
. aEr t h q u a k e S epc t ar 2 0 0 8, 2 4(, 1) : 423 — 2 55.
bA r h aams o n N A S i l , va W J .Su mma yr o f he t bA r a ha — m [1 3]
[ 5 ] Har m se nC . e t eD ri m an t io n s i et a pml i i c fa ti o n i n th e L o s
nAg e l se u brn a e raa rf om inv e r s i o n of ts ro ng ・・mo ito n r e --
s o &n iSl v a G N A gr o u n -dm o i ton r e la t i o ns [ ] J.E a trh —
q u a k Se p ect r a, 2 0 082 4(, )1:6 7 —9 7 . o r
e D M ,At i nks on G M .G ro u n d - m t oi on p re d ic ti o n [ 1 4] Bo e q u  ̄i on s fro t he a v e r age h o ir z o nt a l c o pm o n ne t o f P GA P GV .. an d 5 一 d% mp e a d SP A a t sp ecra t l p er iod s
oc r ds [ ]J. Bu ll e ti n o f t h e S e i s m o l g o ci al S o ci e t y fA meor - i
ca ,1 99 7 ,8 7 ( 4):8 6 6 — 8 87.
[
] S 6 tew a t r J P,L i u A H,C h oi Y,e t a1 . A pml i i cfa ti on
a c fto r s or f pse c t ral a c ce le a rt io n ni te tc on ic a l l y a c t ive r e
b— e t wee n 0 . 1 0s nd a 10 . 0 s [ ] .J aEr t h q u kae S pe c t r a ,2
0 0 8 , 2(41 ) 9: 9 1—3 8 .
C hi ou B S J , Yo un g s R .RAn GNA mod el o r f t h e a ve r — [ 1 ] 5 a e g o f h ozir on t a l c omp o ne
n otf p ke gar o u nd mo tio n n d a
g
i on s [J .]B u ll tei n o f t h e eS i s mo lo gi c a l S o i cey to f meAr -
c a i2,0 0 3, 9 3( 1 ) :3 3 . 23 2 .5
[
] S t7 ie d l J H ,S i te r e sp n soe i n o s uth e nr aC li omi f a f or p r o b - a bi l i ts c i e i ss i mc h az r ad a n aly iss [ J ] B .u lle t i n o f th e Se i s — o lm goi ca l S c oi ey t o f Am r iec a ,20 0 0 , 90 (6 )B S: 419 一
S1 9 . 6
r e
s p on se s pe r c at J[ ]. Ear th q auk e p S e c r t,a 20 8,0 2
4 1( :)17 3 . 1 25.
mp be l l K W [ 16 ] a .CBo z o r g n ai Y .NAG gr ou nd o t imo n
1
8 j B o r che r d t R D E v.i d e n ce ro f s t e c i o ic f e ein t s i bn i uld in g c d o pe r v o sii o n s [J] . a Er t q u ah e kS p ec t ra 2 ,0 0 2 ,
1 8(2 ):1 8 9 — 2 1 7 .
m
o d el fo r t h e g e om e it r c me a n h r i oz ont al c o mp o n ent of P A , GPG ,PVG D, nd a 5% d a p em d 1 n ie ar e l a s t i c re—
p o sns e s p c et ra o rf p i r eo sd rg a i n ng rf o m .0 01 t o 1 s [ 0 J].
[ 9 j D o br y ,RB or c ehr d t RD,C r o us e C B e,t a 1 . New s i t e c
o eic f i n te and s i t e c la s i si fc a t i on s y st e m u s d ei n r e
c e nt
Ea rt q hua k e pS e ct a ,r 2 0 8 ,2 4 ( 1 ) 0: 1 3 — 1 7 9 .1
1[7 喻]
烟. 汶川震地区地震 动估计经验模 型 []D 哈
尔
b u i ldi ng s e is mi c c doe pr o v is o nis J [] . aE r thq ua k e S
pe c t r ,a 0 0 2 ,10 (6 1 :4) — 6 1 7.
滨
: 中地国局 工程震力学研所 究, 2 0 12 .
Y u T i al .1Emp i ri ca l E tsi m a te Mo de l r fo r oGu n d Mo t io n
1 0]李小[ 军,
彭青.
不 同 别场类地地 震动 数的计算参分
fo eW n h u nc a E a r ht qu ke a o nZe [D .]H a r b i n:I n s t i t t e uo f
nE ign ee r i ng M ec h a nic s , C h in a E a r ht qu k e a A dim ni ras -t
析[
J ] .地震 工 与程工程振 动2 , 001 , 21 (1 ) : 2 . 9 3 6 .L i
Xi aoj u n P , en g Q ing .C a l cu la ti no n ad na a l ys i s e r tah —
u q kae g r ou n d o mt io n pr a mea t er s ro fm d i f er e tn is e t c a re —
t i o n , 021 2( ni Ch i ne s e). 11 8 J A br a ms a h o nN AY,o u g s Rn . R S ta bl e a lg r io t hm orf r e g e s rsi o n a an ly e s s u s in g t h re a dno m e fe c t s m d o e [l J ] .
g oi r e [s ]J. J o r nua l fo Ea r ht qu a ek E g ene i rng a n d E ng e re— n g i V i b r ati o n , 0 021 2 ,1 1 ) :(2 9 3・6 ( i n C h n e si ) . [e1 ]1 h o C Y,iS te w r t a J R No n lin e a r si e t a mp li i f c at i on as
B ul l
e ti nf ot he e iSs mol go i c al S o c i et y f o A m e ir c a ,
1 99 2,82 1( ) : 505 51 0..
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