美國(guó)WLA液化臺(tái)陣場(chǎng)地反應(yīng)特征研究.pdf

1、美國(guó) WLA液化臺(tái)陣位于美國(guó)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(dòng)監(jiān)測(cè)與液化研究。WLA臺(tái)陣所在場(chǎng)地屬于地震高度活躍地區(qū)，過(guò)去75年間，有超過(guò)6次大震造成該臺(tái)站方圓10公里范圍內(nèi)發(fā)生可觀測(cè)到的液化現(xiàn)象。該臺(tái)陣自1982年由 USGS項(xiàng)目人員建成以來(lái)，每天能獲取相當(dāng)多數(shù)量的地震記錄，1987年美國(guó)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(chǎng)地發(fā)生嚴(yán)重液化，并且臺(tái)陣收集到了高質(zhì)量、有較高的研究?jī)r(jià)值的加速度記錄及孔壓記

2、錄。2003至2004年NEES項(xiàng)目人員將WLA臺(tái)站重建并沿用至今，新的臺(tái)陣也為液化的識(shí)別以及場(chǎng)地反應(yīng)進(jìn)一步的研究帶來(lái)了方便。
　　本文利用WLA液化臺(tái)陣2004至2013年間的地震動(dòng)記錄，及1987年埃爾默蘭奇地震和造成該臺(tái)陣場(chǎng)地液化的休泊斯蒂什山地震記錄，研究 WLA液化臺(tái)陣場(chǎng)地反應(yīng)的特征，重點(diǎn)進(jìn)行場(chǎng)地非線性反應(yīng)的識(shí)別，和液化、非液化時(shí)場(chǎng)地反應(yīng)的對(duì)比等內(nèi)容。
　　論文主要完成了以下工作：
　?。?）利用美國(guó)地震工程

3、模擬網(wǎng)絡(luò)（NEES）系統(tǒng)提供的WLA臺(tái)陣地震動(dòng)資料，選取146次地震動(dòng)的加速度記錄，基于水平豎向譜比法，研究WLA臺(tái)陣在PGA小于20gal的弱震動(dòng)作用下，東西、南北方向場(chǎng)地反應(yīng)特征，又將PGA大于20gal的強(qiáng)震動(dòng)按峰值加速度大小分為6組，識(shí)別強(qiáng)震動(dòng)作用下場(chǎng)地的非線性反應(yīng)。對(duì)比弱震動(dòng)與各組強(qiáng)震動(dòng)的平均譜比曲線，得到以下結(jié)論：WLA場(chǎng)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(méi)有表現(xiàn)出各向異性；從譜比曲線幅

4、值上來(lái)看，由于忽略土層對(duì)豎向地震動(dòng)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(dòng)地表及地下4個(gè)不同深度的平均譜比曲線，從中提取出基本頻率和與之對(duì)應(yīng)的放大系數(shù)，得到場(chǎng)地反應(yīng)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(gè)方向上，基本頻率對(duì)應(yīng)的放大系數(shù)隨深度的減小呈線性增大的趨勢(shì)；另外隨著地震動(dòng)強(qiáng)度的增加，放大系數(shù)的變化沒(méi)有一定規(guī)律，除了一組強(qiáng)震動(dòng)平均放大系數(shù)

5、小于弱震動(dòng)之外，其他各組都比弱震動(dòng)大或與之持平；不同地震動(dòng)作用下 WLA場(chǎng)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(dòng)對(duì)應(yīng)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(dòng)基本頻率明顯降低，在南北方向，大于100gal的地震動(dòng)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(tái)陣場(chǎng)地在100g

6、al以上的強(qiáng)震動(dòng)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(yīng)，用水平豎向譜比法研究WLA液化臺(tái)陣的場(chǎng)地反應(yīng)，得到的非線性反應(yīng)閾值為100gal。
　?。?）從液化數(shù)據(jù)特征和場(chǎng)地反應(yīng)特征兩方面，對(duì)WLA臺(tái)陣液化時(shí)的場(chǎng)地反應(yīng)進(jìn)行分析，依據(jù)幅值、頻譜特性和持時(shí)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(shí)程得到剪應(yīng)力、剪應(yīng)變和超孔壓比的變化規(guī)律，分析液化時(shí)的場(chǎng)地反應(yīng)；利用現(xiàn)有的基于強(qiáng)震記錄的液化經(jīng)驗(yàn)判別法，對(duì)W