美國WLA液化臺陣場地反應特征研究.pdf

1、美國 WLA液化臺陣位于美國加利福尼亞州，地處圣安德列斯斷裂帶的最南端，常被用于地震動監(jiān)測與液化研究。WLA臺陣所在場地屬于地震高度活躍地區(qū)，過去75年間，有超過6次大震造成該臺站方圓10公里范圍內(nèi)發(fā)生可觀測到的液化現(xiàn)象。該臺陣自1982年由 USGS項目人員建成以來，每天能獲取相當多數(shù)量的地震記錄，1987年美國休泊斯蒂什山地震發(fā)生后，有關(guān)震害調(diào)查顯示W(wǎng)LA場地發(fā)生嚴重液化，并且臺陣收集到了高質(zhì)量、有較高的研究價值的加速度記錄及孔壓記

2、錄。2003至2004年NEES項目人員將WLA臺站重建并沿用至今，新的臺陣也為液化的識別以及場地反應進一步的研究帶來了方便。
　　本文利用WLA液化臺陣2004至2013年間的地震動記錄，及1987年埃爾默蘭奇地震和造成該臺陣場地液化的休泊斯蒂什山地震記錄，研究 WLA液化臺陣場地反應的特征，重點進行場地非線性反應的識別，和液化、非液化時場地反應的對比等內(nèi)容。
　　論文主要完成了以下工作：
　?。?）利用美國地震工程

3、模擬網(wǎng)絡(luò)（NEES）系統(tǒng)提供的WLA臺陣地震動資料，選取146次地震動的加速度記錄，基于水平豎向譜比法，研究WLA臺陣在PGA小于20gal的弱震動作用下，東西、南北方向場地反應特征，又將PGA大于20gal的強震動按峰值加速度大小分為6組，識別強震動作用下場地的非線性反應。對比弱震動與各組強震動的平均譜比曲線，得到以下結(jié)論：WLA場地在土層上部30米深度范圍以內(nèi)，東西和南北方向與豎向的譜比曲線幾乎一致，沒有表現(xiàn)出各向異性；從譜比曲線幅

4、值上來看，由于忽略土層對豎向地震動的放大作用，與傳統(tǒng)譜比法相比，由水平豎向譜比法得到的放大系數(shù)較小。
　?。?）分析各組地震動地表及地下4個不同深度的平均譜比曲線，從中提取出基本頻率和與之對應的放大系數(shù)，得到場地反應隨深度的變化規(guī)律：地表放大系數(shù)最大，地下30米處放大系數(shù)最小，在東西、南北兩個方向上，基本頻率對應的放大系數(shù)隨深度的減小呈線性增大的趨勢；另外隨著地震動強度的增加，放大系數(shù)的變化沒有一定規(guī)律，除了一組強震動平均放大系數(shù)

5、小于弱震動之外，其他各組都比弱震動大或與之持平；不同地震動作用下 WLA場地地表東西、南北方向的基本頻率的變化范圍分別是0.74~0.88Hz、0.70~0.89Hz，且在上部30米土層內(nèi)，基本頻率不隨深度的增加而變化；平均弱震動對應東西、南北方向的基本頻率均為0.87Hz，在東西方向，大于80gal的地震動基本頻率明顯降低，在南北方向，大于100gal的地震動基本頻率發(fā)生明顯的變化，最大降低幅度接近30％；WLA液化臺陣場地在100g

6、al以上的強震動作用下，東西、南北方向的基本頻率明顯降低，發(fā)生顯著的非線性反應，用水平豎向譜比法研究WLA液化臺陣的場地反應，得到的非線性反應閾值為100gal。
　?。?）從液化數(shù)據(jù)特征和場地反應特征兩方面，對WLA臺陣液化時的場地反應進行分析，依據(jù)幅值、頻譜特性和持時等要素描述休泊斯蒂什山地震的數(shù)據(jù)特征，由加速度和孔壓時程得到剪應力、剪應變和超孔壓比的變化規(guī)律，分析液化時的場地反應；利用現(xiàn)有的基于強震記錄的液化經(jīng)驗判別法，對W