地震烈度小區劃

為了鑑定工程地段的地震烈度而進行的工程場地烈度研究,即是地震烈度小區劃。 地基土層地震剛度不同其烈度增量(DI1)為: (1)求出鬆軟土層地震剛度(Viri)和靠近的下伏基岩的地震剛度V0r0之比(mi)

概述

地震烈度小區劃方法在國內外的演化,大致可分為兩個階段.第一階段,自50年代初互70年代中期,所使用的方法可稱為場地分類法。其特點是在地震區劃圖的基礎上,按抗震規範進行場地分類以確定設計地震動參數。第二階段,自70年代後期至今,除對一般工程繼續使用場地分類法外.還發展了一種新的地震小甲劃方法.新方法的特點是在統一考慮地震環境相場地條件的基礎上,確定設計地震動的參數。

我國國土約1/3以上位於基本烈度七度區,數十個大城市位於七度區,大規模工程建設的發展急需開展地震小區劃工作。地震小區劃的目的可以概括為:預測某一城市或廠礦範圍內可能遭遇到的地震破壞作用的分布,包括地面破壞作用的分布和設計地震動參數的分布。其成果多用比例尺1:10000——1:500000的區劃圖表示。

地震基本烈度是以II類地基(鬆散土)作為標準給定的。如果工程區位於堅硬岩石地基上(I類地基),則地震時其場地地震烈度比基本烈度低;若地基屬III類(飽水砂、淤泥等),則其場地地震烈度比基本烈度高。為了鑑定工程地段的地震烈度而進行的工程場地烈度研究,即是地震烈度小區劃。其依據是:(1)歷史地震及巨觀地震災害資料;(2)地震儀器觀測資料;(3)水文工程地質條件分析。

任務與特點

地震烈度小區劃的具體任務有:(1)為一般工程和重大工程(例如大型水壩、核電站等)的抗震設計提供地震動參數;(2)為城市或廠礦土地利用規劃的制定提供基礎資料;(3)為震害預測和減災防災救災措施的制定提供基礎資料。

為實現上述目標,當前地震小區劃工作具有以下特點:(1)區分不同的地震破壞作用,編制針對性不同的地震小區劃圖,以便對不同類型的地震破壞作用採取不同的防災減災措施;(2)充分考慮場地地形、地質、水文工程地質條件對地震破壞作用的影響;(3)對地區性抗震設防烈度已經確定的城市進行地震設防區劃,對重大工程建設及地震烈度高的大城市或特大城市,則必須在詳細的地震危險性分析確定的地震輸入的基礎上,通過進行地震小區劃。由此可見地震小區劃是一項多學科綜合性強的研究工作,工程地質工作將對場地震效應、場地地形地質和水文地質及工程地質條件對震害的影響及地震小區劃的類型作分析和對比。

調整烈度方法

我國的地震小區劃及其演進,是隨著地震工程工作者對場地和結構地震反應認識的逐步深化,也隨之而發展的。結構地震反應分析可以發為靜力、準動力的反應譜和動力三個階段,地震小區劃也相應的有靜力的調整烈度小區劃,準動力的調整反應譜小區劃,和當前的設計地震動小區劃。下面僅對調整烈度小區劃作簡要扼述。

在位於同一個基本烈度區內的場地內,不同地段水文地質工程地質條件有所不同,據此調整各地段的烈度使之較基本烈度有所增減,分別得出各地段的場地烈度,從而區劃出具不同場地烈度的各小區,每一小區按其場地烈度選用相應的地震係數(K)再按靜力法確定該小區設計用地震力。故這種小區劃實質上是靜力的小區劃,50年代至60年代初期我國試用過。

區劃方法是將場地劃分為邊長300-2000m的方格,每格內應有一代表性地層剖面和地下水埋深資料。然後根據地基土層的地震剛度(彈性波傳播速度與密度之積)、地下水位的深淺和土層共振特性的不同,確定每格內的烈度增量值。

地基土層地震剛度不同其烈度增量(DI1)為:

式中:Viri為研究地段土層的地震剛度,若為多層土應取加權平均;V1r1為標準土層的地震剛度。由基本烈度研究確定“標準土層“,波速最好採用橫波波速。該烈度增量中以是正值或負值。

地下水埋藏深度h(m)所確定的烈度增量(DI2)為:

當地下水埋深不小於6-10m時,

土層共振的烈度增量(DI3)為:

(1)求出鬆軟土層地震剛度(Viri)和靠近的下伏基岩的地震剛度V0r0之比(mi)

mi=Viri/V0r0

(2)求出鬆軟土層厚度(H)與對應於該土層的彈性波(縱波或橫波)波長()之比(Si)

Si=H/ViTi

(3)按下表求出共振烈度增量值(DI3),研究地段的地震烈度增量(DT)按下式計算:

DI=DI1+DI2+DI3

由於土層共振引起的烈度增量DI3

各方格的烈度增量確定後,即求出各小格的調整後的場地烈度,再用等值線繪出場地烈度相同的地段。

此法的缺點是對地面破壞作用和強烈地震動的破壞作用不加區分;對地震動則只考慮到振幅(即最大加速度)的變化,而對頻譜和持時都未予考慮。所以,60年代以後就不再採用這種小區劃,而代之以按場地類別調整反應譜小區劃。

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