地震问题中的场地影响及工程应用-中国地震信息网

1、工程场地地震安全性评价工程场地地震安全性评价 工程场地地震影响评价工程场地地震影响评价赵凤新赵凤新中国地震灾害防御中心中国地震灾害防御中心安评工作基本要求安评工作基本要求 了解对工程和抗震设防等方面的要求了解对工程和抗震设防等方面的要求 确定工程对安评提供结果的要求确定工程对安评提供结果的要求 确定安评工作等级确定安评工作等级 确定需要提供的确定需要提供的地震动参数地震动参数和和概率水平概率水平 工作涉及的范围工作涉及的范围安评工作基本要求安评工作基本要求 特定工程：特定的设防地震动参数要求特定工程：特定的设防地震动参数要求 一般房屋一般房屋 设计加速度设计加速度 + 标准反应谱标准反应谱 超

2、高层房屋超高层房屋 长周期反应谱长周期反应谱 (a, v, d) 储液罐储液罐 长周期反应谱长周期反应谱 (a, v, d) 地下管线地下管线 相对变形（相对变形（v） 特大跨桥特大跨桥 长周期反应谱长周期反应谱 + 桥墩相对运动桥墩相对运动 重要工程重要工程 时程时程a(t)，多阻尼，地震动场多阻尼，地震动场地震动参数确定地震动参数确定安评工作基本要求安评工作基本要求 特定工程：特定的设防概率水平要求特定工程：特定的设防概率水平要求 房屋建筑房屋建筑 50年年63%、10%、2-3% 地下管线地下管线50年年10%、2-3% 特大跨桥特大跨桥 50、100年年63%、10%、2-3% 核电站

3、核电站 年年10-4概率水平确定概率水平确定工程场地地震安全性评价工程场地地震安全性评价工程场地地震影响评价工程场地地震影响评价震震源源地震波传播地震波传播场地土层场地土层区（局部）区（局部）基岩区基岩区（区域地质）（区域地质）地表及基岩地表及基岩地形地形工程场地地震影响涉及的主要问题工程场地地震影响涉及的主要问题解决的问题：解决的问题：地震动及工程特性与作用地震动及工程特性与作用场地条件对地震动及地震地质灾害影响场地条件对地震动及地震地质灾害影响影响地震动及地震地质灾害的因素影响地震动及地震地质灾害的因素 地震、地质环境：地震、地质环境：震源特性震源特性 区域地质条件：区域地质条件：地壳介质

4、地壳介质 对地震动的对地震动的影响影响 空间上空间上缓慢变化缓慢变化 局部场地条件：局部场地条件：地形，土层，地形，土层，（近地表）（近地表）断层断层 对地震动的对地震动的影响影响空间上空间上显著变化显著变化 小区划的小区划的关键因素关键因素 小区划差不多是小区划差不多是场地影响区划场地影响区划 工程地震部分的主要问题工程地震部分的主要问题 区域地质条件对地震波的传播的影响区域地质条件对地震波的传播的影响地震动衰减问题地震动衰减问题 局部场地条件对地震波传播的影响局部场地条件对地震波传播的影响场地地震反应分析问题场地地震反应分析问题 场地设计地震动参数场地设计地震动参数 工程场地地震地质灾害工

5、程场地地震地质灾害主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析 基础性工作基础性工作2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价 结果性工结果性工作作7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测

6、场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动加速度过程地震动加速度过程1940.05.18 美国 El Centro, M=7, =10 km加速度 位移0 10 20 30 40 time (S)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动加速度过程地震动加速度过程地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动参数地震动参数

7、地震动加速度时程地震动加速度时程a(t) 一次地震时，地震动加速度随时间变化的过程一次地震时，地震动加速度随时间变化的过程 地震烈度地震烈度 地震动三要素地震动三要素 地震动峰值（加速度、速度、位移）地震动峰值（加速度、速度、位移） 谱（反应谱谱（反应谱 、富氏谱、功率谱等）、富氏谱、功率谱等） 持续时间持续时间地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震烈度地震烈度 地震烈度的用途：地震烈度的用途：1. 震害轻重的简单估计震害轻重的简单估计2. 地震影响的宏观描述地震影响的宏观描述3. 设计地震动参数的间接表示设计地震动参数的间接表示 地震烈度的特点地震烈度的特点1. 多指标的综合多指标的综

8、合2. 宏观分级宏观分级3. 以结果表示原因以结果表示原因地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动三要素的认识过程地震动三要素的认识过程峰值峰值频谱频谱持时持时峰值：峰值：20世纪初世纪初 F=ma频谱：频谱：50年代年代 震害经验，强震记录震害经验，强震记录持时：持时：70年代，重大工程采用时程年代，重大工程采用时程地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动峰值地震动峰值 绝对峰值绝对峰值 有效峰值有效峰值t, 秒 a/g0a/g加速度时程包络函数加速度时程包络函数 地震动加速度时程震动加速度时程a(t)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动持时地震动持时 强度包络函数强度

9、包络函数 地震动总持时地震动总持时 地震动强震持时（如地震动强震持时（如1/2持时）持时） 绝对持时绝对持时 相对持时相对持时t, 秒 a/g0a/g加速度时程包络函数加速度时程包络函数 地震动加速度时程震动加速度时程a(t)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱定义：定义：具有同一阻具有同一阻尼比的一系列单自尼比的一系列单自由度体系在同一地由度体系在同一地震动输入下的反应震动输入下的反应的绝对最大值与单的绝对最大值与单自由度体系自振周自由度体系自振周期的关系，期的关系，即为这即为这一地震动的反应谱一地震动的反应谱2个参数：个参数：周期、阻尼比周期、阻尼比3个谱量：个

10、谱量：加速度、相对加速度、相对速度、相对位移反应谱速度、相对位移反应谱024681 01 21 41 61 82 0-0 .1 5-0 .1 0-0 .0 50 .0 00 .0 50 .1 00 .1 5024681 01 21 41 61 82 0- 0 .1 5- 0 .1 0- 0 .0 50 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50.010.1110110100T (sec)Sa (T)(gal)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱 地震动地震动 - 形状极不规则形状极不规则 地震动反应谱地震动反应谱-地震动的频谱成分变化地震动的频谱成分变化 但丢失

11、了相位信息但丢失了相位信息 024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 502468101214161820- 0. 15- 0. 10- 0. 050. 000. 050. 100. 150.010.1110110100T (sec)Sa (T)(gal)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱 地震动反应谱的重要性地震动反应谱的重要性 反映了地震动的频谱特性反映了地震动的频谱特性 直接给出了不同结构的最大反应直接给出了不同结构的最大反应 结构抗震设计规范中普

12、遍采用的规定结构抗震设计规范中普遍采用的规定地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱 地震动反应谱与地震动峰值的关系地震动反应谱与地震动峰值的关系 加速度反应谱（极）高频处的值加速度反应谱（极）高频处的值趋近趋近地震动峰值地震动峰值加速度加速度 加速度反应谱中频段的值加速度反应谱中频段的值与与地震动峰值速度有关地震动峰值速度有关 加速度反应谱低频段的值加速度反应谱低频段的值与与地震动峰值位移有关地震动峰值位移有关0.110.1 T(sec)Sa(T)(Gal)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱0.111101001000T (sec)Sa

13、(T)(Gal)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析影响反应谱的因素影响反应谱的因素 地震大小地震大小 地震远近地震远近 地震的其他特性（如破裂方向，地震的其他特性（如破裂方向， 等等）等等） 场地条件，如土层软硬与厚薄，盆地等场地条件，如土层软硬与厚薄，盆地等 局部地形局部地形地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震烈度与地震动参数关系地震烈度与地震动参数关系地震烈度地震烈度(I)换算地震动加速度换算地震动加速度amax I = VI VII VIII IX X amax = 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 或或 0.0625 0.125 0.25 0.5 1.0地震动的工

14、程特性分析地震动的工程特性分析地震烈度与地震动参数关系地震烈度与地震动参数关系地震烈度与地震烈度与地震动参数地震动参数的关系离散的关系离散性很大，同性很大，同一烈度对应一烈度对应的地震动参的地震动参数实测值可数实测值可能相差能相差10倍倍以上以上主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9

15、. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定收集强震动观测资料和地震烈度资料空间范围收集强震动观测资料和地震烈度资料空间范围地震烈度和强震动资料的收集原则与内容地震烈度和强震动资料的收集原则与内容基岩地震动衰减模型建立基岩地震动衰减模型建立基岩地震动衰减关系选取与适用性分析基岩地震动衰减关系选取与适用性分析地震动衰减关系的统计回归地震动衰减关系的统计回归缺乏强震动观测资料地区的地震动衰减关系确缺乏强震动观测资料地区的地震动衰减关系确定的原则与方法定的原则与方法地震烈度衰减关系选择原则与方法。地震烈度衰减关系选择原则与方法。 关键内容关键内容地震动衰减关系

16、确定地震动衰减关系确定影响地震动的参数影响地震动的参数Y (M, R, G)=O P GO：震源影响震源影响- 震级震级 M, 断层面断层面P：地震波传播影响地震波传播影响- 距离距离 R 能量吸收能量吸收; 几何扩散几何扩散; 反射、折射、分散反射、折射、分散G：场地影响场地影响- 近地表地质条件近地表地质条件 G 土层与地形土层与地形地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系形式衰减关系形式lnY = C0 + C1 M - C2 M2 - C3 lnR + R0 - C4 R + C7 g 其中其中 R0 = C5 exp(C6 M) Y = 地震动的某一参数，如：加速度，或地震动的某

17、一参数，如：加速度，或 某一周期处的反应谱值，或地震烈度某一周期处的反应谱值，或地震烈度 Ci (i=1,., 7) = 回归系数回归系数 g = 0 岩石岩石, 1 土层土层-场地影响往往单独考虑场地影响往往单独考虑地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系各项的含义衰减关系各项的含义lnY = C0 + C1 M - C2 M2 - C3 lnR + R0 - C4 R C0 + C1 M项：震源影响项：震源影响 C2 M2和和 R0 = C5 exp(C6 M) 项项：大地震震中大地震震中附近高频地震动的饱和附近高频地震动的饱和 M 7 or 7.5， 10-20km C3 lnR +

18、 R0项：几何衰减项：几何衰减 C4 R项：非弹性耗能项：非弹性耗能 后两项往往合并考虑后两项往往合并考虑地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减模型衰减模型 点圆衰减点圆衰减 椭圆衰减椭圆衰减 断层距衰减断层距衰减地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系给出衰减关系给出 区域性区域性 有记录地区：有记录地区：利用丰富的地震记录资料统计利用丰富的地震记录资料统计 缺乏和无记录地区缺乏和无记录地区类比、转换类比、转换地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系转换衰减关系转换从从B区转换到区转换到A区区 已知已知: IA = fA(MA, RA) A区烈度衰减关系区烈度衰减关系 IB = f

19、B(MB, RB) B区烈度衰减关系区烈度衰减关系 lnYB = FB(MB, RB) B区地震动衰减关系区地震动衰减关系 导出：地震动数据导出：地震动数据YA (MA, RA)求求: lnYA = FA(MA, RA) A区地震动衰减关系区地震动衰减关系地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系选择衰减关系选择 了解不同关系的特点、背景了解不同关系的特点、背景 针对工程特点针对工程特点 考虑工程场地区域性考虑工程场地区域性 小震、大震？近震、远震？小震、大震？近震、远震？ 各地震动参数关系之间的匹配与协调各地震动参数关系之间的匹配与协调 合成地震动合成地震动 长短轴关系，近、远场值的协调长

20、短轴关系，近、远场值的协调 所使用关系的适用性论证所使用关系的适用性论证 尽量不使用土层场地的关系尽量不使用土层场地的关系地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减关系选择衰减关系选择 长短轴关系，近、远场值的协调长短轴关系，近、远场值的协调 所使用关系的适用性论证所使用关系的适用性论证 是否能反映本地的地震地质和地震活动性特征是否能反映本地的地震地质和地震活动性特征(大震或小震影大震或小震影响、近场或远场影响等响、近场或远场影响等)，是否能针对工程的结构特性，论证，是否能针对工程的结构特性，论证所采用地震动观测资料的长周期可靠性。所采用地震动观测资料的长周期可靠性。 与常用的衰减关系和本区其它

21、衰减关系进行对比，并对所获与常用的衰减关系和本区其它衰减关系进行对比，并对所获得的衰减关系的特点进行说明。得的衰减关系的特点进行说明。 将地震动衰减关系与收集的区域和邻区强震动观测资料进行将地震动衰减关系与收集的区域和邻区强震动观测资料进行对比，论述所选用的衰减关系是否适用于本区对比，论述所选用的衰减关系是否适用于本区 主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价

22、7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系场地地震工程地质条件场地地震工程地质条件指对场地地震效应产生影响的场地条件，大指对场地地震效应产生影响的场地条件，大致包括场地内及附近地区的工程地质、水文致包括场地内及附近地区的工程地质、水文地质、地形地貌、地质构造条件及场地土体地质、地形地貌、地质构造条件及场地土体物理与力学特性等。物理与力学特性等。 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测勘测目的勘测目的确定工程场地条件确定工程场地条件为场地地震反应分析提供场地相关资料为场地地震反应分析提供场地相关资料为地震

23、地质灾害评价提供场地相关资料为地震地质灾害评价提供场地相关资料主要工作主要工作收集、整理和分析相关的工程地质、水文地质、地收集、整理和分析相关的工程地质、水文地质、地形地貌和地质构造资料形地貌和地质构造资料场地工程地质条件调查、钻探及原位和室内测试场地工程地质条件调查、钻探及原位和室内测试 收集、整理和分析场地及附近范围的历史地震地震收集、整理和分析场地及附近范围的历史地震地震地质灾害相关资料以及开展相关场地条件勘测地质灾害相关资料以及开展相关场地条件勘测目的与主要工作目的与主要工作场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测（一）场地勘测（

24、一）场地勘测确定场地勘查范围确定场地勘查范围场地勘查相关资料收集、整理和分析要求场地勘查相关资料收集、整理和分析要求场地勘测中需要确定的土层物理力学参数场地勘测中需要确定的土层物理力学参数场地勘测钻孔的布设要求场地勘测钻孔的布设要求对场地钻探、取样、现场波速测试的要求对场地钻探、取样、现场波速测试的要求关键内容关键内容场地岩土力学性能测定内容场地岩土力学性能测定内容岩土剪切波速测量的方法岩土剪切波速测量的方法土动力试验的测试要求和内容土动力试验的测试要求和内容土动力试验方法和适用范围土动力试验方法和适用范围考虑竖向地震反应时力学性能测定的工作要考虑竖向地震反应时力学性能测定的工作要求与内容求与

25、内容 关键内容关键内容场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测（二）地震地质灾害的场地勘查（二）地震地质灾害的场地勘查地基土液化场地勘查内容和要求地基土液化场地勘查内容和要求崩塌、滑坡、地裂缝和泥石流的勘查内容和崩塌、滑坡、地裂缝和泥石流的勘查内容和要求要求地表断层影响分析所需的资料内容地表断层影响分析所需的资料内容关键内容关键内容场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测勘测范围勘测范围I、II级工作，场地范围可取其建设工程所覆盖的范级工作，场地范围可取其建设工程所覆盖的范围；小区划工作，场地范围可取区划所覆盖的范围围；小区划工作，场地范围可取区划所覆盖的范围钻孔布设钻孔布设级

26、工作级工作 钻孔布置应能控制工程场地的工程地质条钻孔布置应能控制工程场地的工程地质条件，控制孔应不少于件，控制孔应不少于3个个级工作级工作 钻孔布置应能控制工程场地的工程地质条钻孔布置应能控制工程场地的工程地质条件，控制孔应不少于件，控制孔应不少于2个个地震小区划地震小区划 钻孔布置应能控制土层结构和工程场地钻孔布置应能控制土层结构和工程场地内不同工程地质单元，每个工程地质单元内应至少内不同工程地质单元，每个工程地质单元内应至少有有1个控制孔个控制孔 勘测范围与钻孔布设勘测范围与钻孔布设场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测级工作级工作 控制孔深度达到基岩或剪切波速不控制孔深度达到基

27、岩或剪切波速不小于小于700 m/s层位层位级工作和地震小区划级工作和地震小区划 控制孔应达到基岩或控制孔应达到基岩或剪切波速不小于剪切波速不小于500 m/s处，若控制孔深度超处，若控制孔深度超过过100 m时，剪切波速仍小于时，剪切波速仍小于500 m/s，可终，可终孔，应进行专门研究。孔，应进行专门研究。 钻孔深度要求钻孔深度要求场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测场地剖面土层描述场地剖面土层描述土层分层、土性、横向变化土层分层、土性、横向变化场地测试场地测试S波波速、波波速、P波波速、标贯数波波速、标贯数土动力、静力实验土动力、静力实验动三轴、共振柱实验确定动模量和等效阻尼

28、比随应动三轴、共振柱实验确定动模量和等效阻尼比随应变幅值变化关系，土密度变幅值变化关系，土密度可能液化场地，可能液化场地，地下水位，标贯及粘粒含量地下水位，标贯及粘粒含量应编制钻孔分布图及柱状图应编制钻孔分布图及柱状图 地震小区划应编制工程地质分区图地震小区划应编制工程地质分区图 勘测物理与力学参数勘测物理与力学参数场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测现场现场原位原位波速测量，波速测量，试验室试验室波速测量波速测量（海洋工程）（海洋工程）测试方法：测试方法： 检层法检层法（单孔法）（单孔法） 交孔法交孔法（双孔法）（双孔法） 表面波法表面波法（无孔法）（无孔法）波速测试方法波速测试

29、方法场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测波速测试要求与方法波速测试要求与方法场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测测定：测定：G/G0 曲线，曲线， 曲线曲线共振柱试验，共振柱试验，10-6-10-4应变范围应变范围动三轴试验，动三轴试验，10-4-10-3应变范围应变范围空心扭剪试验（空心扭剪试验（*）土体动力性能测定要求与方法土体动力性能测定要求与方法场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测土体动力性能测定结果土体动力性能测定结果场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测考虑竖向地震反应时力学性能测定的工作要求与内容需要参数：与水平向相比，需要增加压缩波

30、速。需要参数：与水平向相比，需要增加压缩波速。计算公式： 剪切模量 压缩模量 伯松比 剪应变 正应变 GE21)1 (2SPVV)1 (2 GE)1 (主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系区域性地震区划区域性地震区划区域性地震区划的工

31、作目标和适用范围区域性地震区划的工作目标和适用范围区域性地震区划工作的要点区域性地震区划工作的要点区域性地震区划图的参数和概率水平区域性地震区划图的参数和概率水平区域性地震区划计算控制点的分布要求区域性地震区划计算控制点的分布要求区域性地震区划图表述方式和成图比例尺要求区域性地震区划图表述方式和成图比例尺要求场地条件的考虑场地条件的考虑区划图分区界线确定应考虑的主要因素区划图分区界线确定应考虑的主要因素区划图说明书的编制内容区划图说明书的编制内容 关键内容关键内容区域性地震区划区域性地震区划工作目标和适用范围工作目标和适用范围针对特定地区或长输管线等重要工程的地震区划工作，如，针对特定地区或长

32、输管线等重要工程的地震区划工作，如，特定行政辖区的地震区划工作，输油管线沿线、输气管线、特定行政辖区的地震区划工作，输油管线沿线、输气管线、长距离输水工程沿线的地震区划等。长距离输水工程沿线的地震区划等。 工作的要点工作的要点 a) 区域地震构造和地震活动性的调查、分析；对于重要的线区域地震构造和地震活动性的调查、分析；对于重要的线性工程，应开展线路两侧性工程，应开展线路两侧25公里范围内的近场工作公里范围内的近场工作b) 潜在震源区和相应的地震活动性参数潜在震源区和相应的地震活动性参数c) 适用于地震区划区域的地震动参数衰减关系适用于地震区划区域的地震动参数衰减关系d) 地震危险性概率分析计

33、算，得到计算控制点的地震动参数地震危险性概率分析计算，得到计算控制点的地震动参数e) 地震动参数分区或绘制地震动参数等值线地震动参数分区或绘制地震动参数等值线f) 编写使用说明和研究报告编写使用说明和研究报告 区域性地震区划区域性地震区划参数和概率水平参数和概率水平地震动峰值加速度、速度，烈度地震动峰值加速度、速度，烈度50年超越概率年超越概率10%、2 、63%计算控制点的分布要求计算控制点的分布要求计算控制点的间距，应不大于地理经纬度计算控制点的间距，应不大于地理经纬度0.1。在结果变化。在结果变化较大的地段（分区界线），应加密控制点较大的地段（分区界线），应加密控制点分区界线确定应考虑的

34、主要因素分区界线确定应考虑的主要因素a）潜在震源区和参数的可变动范围及其对结果的影响）潜在震源区和参数的可变动范围及其对结果的影响b）地形地貌的差异）地形地貌的差异c）区划参数的精度，注意城市结果与现行区划图的差异）区划参数的精度，注意城市结果与现行区划图的差异区域性地震区划区域性地震区划区划图表述方式和成图比例尺要求区划图表述方式和成图比例尺要求地震动参数分区（段）图，地震动参数分区（段）图，1:50万，万，全国区划图全国区划图1:400万万场地条件的考虑场地条件的考虑 平均场地条件平均场地条件区划图说明书的编制内容区划图说明书的编制内容 编图技术思路和技术方法，所使用资料的来源、精度，清楚

35、编图技术思路和技术方法，所使用资料的来源、精度，清楚地说明区划结果的表示方式和内容、使用范围以及使用过程地说明区划结果的表示方式和内容、使用范围以及使用过程中应注意的事项等中应注意的事项等 主要内容主要内容 1. 地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2. 地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3. 场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4. 区域性地震区划区域性地震区划 5. 场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6. 地震地质灾害评价地震地质灾害评价7. 地震小区划地震小区划 8. 地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核9. 不同安评工作之间的关系不同安评工作之间的关系场地地震

36、动参数确定场地地震动参数确定场地基岩地震动参数确定：场地基岩地震动参数确定：地震危险性分析地震危险性分析场地计算基底输入地震动时程确定：场地计算基底输入地震动时程确定：人工合成人工合成场地地震反应分析计算场地地震反应分析计算场地地震动参数的确定场地地震动参数的确定主要环节主要环节场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地地震动参数确定的思路场地地震动参数确定的思路不同类型工程场地地震动参数选取不同类型工程场地地震动参数选取不同级别安评工作土层场地地震动参数确定不同级别安评工作土层场地地震动参数确定场地地震反应分析模型及参数确定的原则、要求和方法场地地震反应分析模型及参数确定的原则、要求和方法不同

37、级别安评工作确定地震输入界面的要求不同级别安评工作确定地震输入界面的要求土力学参数确定的方法土力学参数确定的方法不同级别安评工作地震动时程合成的要求不同级别安评工作地震动时程合成的要求场地地震反应分析的常用方法场地地震反应分析的常用方法场地相关反应谱确定的依据与要求场地相关反应谱确定的依据与要求场地地震动反应谱规准化的目的和原则场地地震动反应谱规准化的目的和原则关键内容关键内容场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响作用场地条件的影响作用 场地条件场地条件 指近地表、局部地质条件指近地表、局部地质条件 包括局部范围内的包括局部范围内的地形地形（地表与基岩面）条件及局部（地表与基岩面）

38、条件及局部土层土层条件条件 粗略地讲粗略地讲（静力观点）（静力观点），就是，就是地基条件地基条件 静力问题：地表以下若干深度内的土层静力问题：地表以下若干深度内的土层 地震问题：基岩面及之上的整个覆盖土层地震问题：基岩面及之上的整个覆盖土层场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响问题的提出场地条件的影响问题的提出 对地震动有着显著的影响对地震动有着显著的影响 影响局部区域地震动的强度及谱特性影响局部区域地震动的强度及谱特性 明显影响着局部区域的震害明显影响着局部区域的震害 对不同的地震（地震动输入）影响不同对不同的地震（地震动输入）影响不同 对不同的工程结构有不同的影响作用对不同的工

39、程结构有不同的影响作用 好坏两方面好坏两方面场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响问题的提出场地条件的影响问题的提出 1906年旧金山地震震害，软弱地基年旧金山地震震害，软弱地基地震害地震害重重 1923年日本关东大地震，冲积土层厚度增加年日本关东大地震，冲积土层厚度增加木结构破坏率增高木结构破坏率增高 1 1976976年唐山地震年唐山地震，极震区的水泥厂、钢厂、，极震区的水泥厂、钢厂、陶瓷厂的房屋倒塌率为陶瓷厂的房屋倒塌率为50%50%，而其附近的都达，而其附近的都达90%90%以上，这些也与场地以上，这些也与场地覆盖土层覆盖土层的条件有关的条件有关 。场地地震动参数确定场地地

40、震动参数确定场地条件的影响问题的提出场地条件的影响问题的提出 特别是，特别是，1 1985985年墨西哥地震年墨西哥地震，震害情况，震害情况更充分显示了场地条件的影响作用更充分显示了场地条件的影响作用400公里* 峰值加速度，长周期成分* 峰值加速度，长周期成分场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响的解释场地条件的影响的解释* 影响地震动强度，频谱成分基岩介质区土层分布区 场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响的解释场地条件的影响的解释024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 .

41、1 00 . 1 5024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 50 . 0 10 . 111 00 . 1 T ( s e c )Sa(T)(Gal)基岩场地点R土层场地点S基岩介质区土层介质区SR人工地震动时程合成人工地震动时程合成目的与目标目的与目标 目的目的 确定场地地震反应分析的基底输入地震动确定场地地震反应分析的基底输入地震动 确定结构地震反应分析的基础输入地震动确定结构地震反应分析的基础输入地震动 目标目标 根据给定的要求（一般有：加速度峰值、根据给定的要求（一般有：加速

42、度峰值、 反应谱、加速度包络函数），人工合成的反应谱、加速度包络函数），人工合成的 地震动加速度时程地震动加速度时程a(t)人工地震动时程合成人工地震动时程合成合成方法合成方法 比例法比例法选择满足某些要求的实际地震记录，对选择满足某些要求的实际地震记录，对时间与幅值进行调整时间与幅值进行调整 数值法数值法三角级数模拟三角级数模拟人工地震动时程合成人工地震动时程合成合成方法合成方法数值方法数值方法a tf tAtkkkkn( )( )cos()00.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震动时程合成人工地震动时程合成要求与问题要求与问题 拟合要求拟合要求峰值加速度

43、相等、控制点谱值满足一定的误差、包线峰值加速度相等、控制点谱值满足一定的误差、包线基本满足要求、多个样本基本满足要求、多个样本 注意的问题注意的问题峰值加速度与高频谱值间的协调峰值加速度与高频谱值间的协调高频频率值控制与时间步长的对应高频频率值控制与时间步长的对应反应谱（放大倍数）与持时间的协调反应谱（放大倍数）与持时间的协调要有足够的反应谱控制点数要有足够的反应谱控制点数相位谱的影响作用相位谱的影响作用 采用实际地震记录，符合工程所在地地震环境采用实际地震记录，符合工程所在地地震环境人工地震动时程合成人工地震动时程合成要求与问题要求与问题 峰值加速度与高频谱值间的协调峰值加速度与高频谱值间的

44、协调0.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震动时程合成人工地震动时程合成0481216202428323640-60-30030600481216202428323640-60-3003060要求与问题要求与问题 反应谱（放大倍数）与持时间的协调反应谱（放大倍数）与持时间的协调0481216202428323640-60-3003060场地地震反应分析场地地震反应分析 理论分析方法理论分析方法 建立场地计算模型，地震波动模拟分析建立场地计算模型，地震波动模拟分析 地震记录资料统计，理论计算结果总结地震记录资料统计，理论计算结果总结 建立经验（关系）方法建立经验

45、（关系）方法场地地震反应分析场地地震反应分析 经验方法经验方法 一般建构筑物抗震设计规范方法一般建构筑物抗震设计规范方法 对记录及计算结果采用统计分析方法确定对记录及计算结果采用统计分析方法确定经经验验反应谱反应谱-标准标准反应谱反应谱 对场地进行分类对场地进行分类 针对不同类场地，采用不同的针对不同类场地，采用不同的规范谱规范谱作为作为设设计计地震动反应谱地震动反应谱 “不同反应谱不同反应谱”以反映场地条件对地震动强以反映场地条件对地震动强度及频谱特性的影响度及频谱特性的影响地震记录反应谱值统计分析地震记录反应谱值统计分析场地地震反应分析场地地震反应分析 理论分析方法理论分析方法 地表局部场

46、地地震反应分析地表局部场地地震反应分析 一维土层地震反应分析一维土层地震反应分析 多维场地地震反应分析（含地形影响）多维场地地震反应分析（含地形影响） 分析方法分析方法 频域方法，时域方法频域方法，时域方法 解析法，数值积法解析法，数值积法0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)不同类别场地的计算结果不同类别场地的计算结果类类类类类类类类场地

47、地震反应分析场地地震反应分析自由地表面xxxx1，G1 1i，Gi ii+1,Gi+1 i+1N，GN Nh1hihi+1hN入射地震波基底半空间一维场地土层模型一维场地土层模型模型的基本参数模型的基本参数土层地震反应分析等土层地震反应分析等效线性化方法效线性化方法场地地震反应分析场地地震反应分析二维、三维场地土层模型二维、三维场地土层模型自由地面surface非均匀介质区人工边界入射波 (SH , SV-P)自由地面surface非均匀介质区水平成层介质区水平成层介质区人工边界人工边界均匀介质区有限元、有限差有限元、有限差分方法分方法场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 土体

48、非线性的考虑土体非线性的考虑 一维场地分析与多维分析的条件一维场地分析与多维分析的条件 土层模型确定土层模型确定 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题 输入地震波的确定输入地震波的确定场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 土体非线性的考虑土体非线性的考虑常用方法是等效线性化方法常用方法是等效线性化方法将非规则的地震动时程将非规则的地震动时程等效为一个等幅的谐振振动时程，后借助与复阻尼等效为一个等幅的谐振振动时程，后借助与复阻尼理论进行线性化分析理论进行线性化分析 场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 一维场地分析与多维分析的条件一维场地分析与多维分析

49、的条件在地面、土层界面及基岩面均较平坦的场地工程地质条件情在地面、土层界面及基岩面均较平坦的场地工程地质条件情况下，水平成层土层模型能合理地反映场地条件，可采用一况下，水平成层土层模型能合理地反映场地条件，可采用一维场地模型；而在土层界面、基岩面或地表起伏较大时，水维场地模型；而在土层界面、基岩面或地表起伏较大时，水平成层土层模型不能合理地反映场地条件，需要采用二维场平成层土层模型不能合理地反映场地条件，需要采用二维场地模型或三维场地模型地模型或三维场地模型 场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题a) 级工作应采用钻探确定的基岩面

50、或剪切波速不小于级工作应采用钻探确定的基岩面或剪切波速不小于700 m/s的层顶面作为地震输入界面；的层顶面作为地震输入界面；b) 级工作和地震小区划应采用下列三者之一作为地震输入界级工作和地震小区划应采用下列三者之一作为地震输入界面：基岩面；剪切波速面：基岩面；剪切波速不小于不小于500 m/s的土层顶面；的土层顶面； 钻探深度超过钻探深度超过100 m，且剪切波速，且剪切波速有明显跃升有明显跃升的土层分界面的土层分界面或由其他方法确定的界面。或由其他方法确定的界面。要求的原因：要求的原因：非线性问题非线性问题波的散射问题，基底能量辐射问题波的散射问题，基底能量辐射问题场地地震反应分析场地地

51、震反应分析注意的问题注意的问题 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题由其他方法确定的界面：由其他方法确定的界面：根据物探等其它手段或邻区相关深孔资料根据物探等其它手段或邻区相关深孔资料对具有土性描述的钻孔，利用附近钻孔波速值或本地或工对具有土性描述的钻孔，利用附近钻孔波速值或本地或工程地质条件相类似的其它地区的波速值，采用土性及深度类程地质条件相类似的其它地区的波速值，采用土性及深度类比方法估计钻孔所缺波速值；比方法估计钻孔所缺波速值；对于深部无土性描述的钻孔，对于深部无土性描述的钻孔，则应利用钻孔附近其它钻孔的土性描述及波速值资料勾画出则应利用钻孔附近其它钻孔的土性描述及波速值资

52、料勾画出此钻孔周围的土层分层面分布图，而后利用类比方法。在采此钻孔周围的土层分层面分布图，而后利用类比方法。在采用近似估计方法弥补所缺波速值和地震输入面后用近似估计方法弥补所缺波速值和地震输入面后应进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对场应进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对场地地震反应的影响分析地地震反应的影响分析 场地（设计）地震动参数确定场地（设计）地震动参数确定 场地地震反应场地地震反应 地震动参数（地震动参数（amax、Smax，T） 设计地震动参数设计地震动参数0 .0 10 .111 01 0 01 0 0 0T (s e c )Sa (T)(Gal)标准形式标准形式谱确定注谱确定注意的问题意的问题峰值、平峰值、平台、拐点台、拐点、下降段、下降段、长周期、长周期部分的协部分的协调调地震小区划地震小区划主要内容主要内容 地震小区划的特点与适用范围地震小区划的特点与适用范围 地震小区划工作主要内容和技术要求地震小区划工作主要内容和技术要求 场地条件影响在地震动小区划中的作用场地条件影响在地震动小区划中的作用 计算控制点和工程场地钻孔布置计算控制点和工程场地钻孔布置 地震动峰值和反应谱小区划图编制地