横观各向同性介质中的场地微动谱特性和其应用.pdfVIP

376 当代矿山地质地球袖理新进晨 横观各向同性介质中的场地 微动谱特性及其应用 谢忠球1温佩琳2丁科1左军1 (1．中南林学院，长沙，410004；2．中南大学，长沙，410083) 【摘要】 耳前，场地徽动的理论研究和工程应用均基于各向同性介质模型，这与实际情况不符。首 次提出了场地微动备向异性的概念，对各向异性场地徽动进行了研究，得出了一些有益结论。这对于深入 研究各向异性场地条件下场地动力特性、预测地震动特性、结构抗震研究具有非常重要的意义。 【关键词】场地徽动；备向异性’_各离异牲枫制f各伺异性壹轴铲卓越胃勰一 目前，利用场地微动研究场地埋曼匡廑的方法均是基于各向同性理论。对于横观各向同 性土介质，现有的场地地震反应分析存在一定的局限性，未能真实地反映场地动力响应特 性，即各向异性特征，因此，利用场地微动进行各向异性场地动力特性的方法研究是必要的。 由于问题本身的复杂性，这一课题的研究很少，远没获得真正的解决。深入研究各向异性场 地条件下场地微动、氇鳓，是防震减灾、工程建巡设计的需要卜91。 1横观各向同性介质中的地微动谱特性 为了解福建沿海地区地微动谱结构特征、地基土层构造与场地微动频率效应，从而为该 地区高层建筑抗震设防与隔振设计、有选择地为选用基础结构及埋深提供依据，在福建沿海 地区的福州、泉州等地进行了场地微动测试。图1和图2为某场地微动记录中水平向分量N —S方向和E—W方向Nakamura谱比图。 ． 蓥 羹旧 图1 N—S方向Nakamura谱比圈 图2 E—W方向Nakamura谱比暖 分析N—S和E—W两水平方向Nakamura谱比，可以比较清晰地看出谱结构存在明显的 Hz。 Hz，E—w方向为I·25 各向异性现象，卓越频率的大小有较显著差异。N—S方向为1．0 横观各向同性介质中的场地搬动谱特性及其应用 377 此外，各向异性还体现在峰值特征、峰值个数及位置等谱结构特征方面。 通过以上分析可知，对于各向异性介质，场地微动的空间运动方向具有某一固定的运动 主轴。这些特征反映了该场地的动力特性各向异性特点。 2考虑地微动各向异性的场地分类 某试验场地。该场地为一套缓倾角的层状砂与粘土互薄层及砂砾石层组成的地层，厚度 超过70 m。通过速度分析计算表明：该场地地层速度结构存在比较显著的方位各向异性。图 3为在该场地利用面波测试获得的E—w方向和N—S方向两个方向的速度剖面图。 在5—15in范围内，速度各向异性的最大幅值达到52％，在15—25 HI范围内，速度各向 异性的最大幅值达到58％，在25—50 Hi范围内，速度各向异性的最大幅值达到26．5％。由 于E—W，N—S方向不一定是主轴方向，因而在E—W，N—S方向速度各向异性差不一定是 最大值。 速度Cs／(m·s。1) 里 倒 醋 瞳3某场地剪切波壤度墨其各向异性示意图 由于场地速度结构的各向异性，计算获得的场地卓越周期呈现各向异性。用不同方向的 速度值分类会导致同一场地被划分为不同类别的现象。由于实际地震记录的缺乏以及金井清 计算公式假设条件的限制，还由于速度测试的复杂性，因此考虑场地各向异性影响，利用各 向异性条件下场地微动测试技术确定场地卓越周期是合适的。 对图3所示波速结构的场地，利用波速法计算相应场地的卓越周期如下：E—w方向的 卓越周期约为0．6 8；N—S方向的卓越周期为约0．4