地震烈度小区划
地震烈度小区划方法在国内外的演化,大致可分为两个阶段.第一阶段,自50年代初互70年代中期,所使用的方法可称为场地分类法。其特点是在地震区划图的基础上,按抗震规范进行场地分类以确定设计地震动参数。第二阶段,自70年代后期至今,除对一般工程继续使用场地分类法外.还发展了一种新的地震小甲划方法.新方法的特点是在统一考虑地震环境相场地条件的基础上,确定设计地震动的参数。
我国国土约1/3以上位于基本烈度七度区,数十个大城市位于七度区,大规模工程建设的发展急需开展地震小区划工作。地震小区划的目的可以概括为:预测某一城市或厂矿范围内可能遭遇到的地震破坏作用的分布,包括地面破坏作用的分布和设计地震动参数的分布。其成果多用比例尺1:10000——1:500000的区划图表示。
地震基本烈度是以II类地基(松散土)作为标准给定的。如果工程区位于坚硬岩石地基上(I类地基),则地震时其场地地震烈度比基本烈度低;若地基属III类(饱水砂、淤泥等),则其场地地震烈度比基本烈度高。为了鉴定工程地段的地震烈度而进行的工程场地烈度研究,即是地震烈度小区划。其依据是:(1)历史地震及宏观地震灾害资料;(2)地震仪器观测资料;(3)水文工程地质条件分析。
地震烈度小区划的具体任务有:(1)为一般工程和重大工程(例如大型水坝、核电站等)的抗震设计提供地震动参数;(2)为城市或厂矿土地利用规划的制定提供基础资料;(3)为震害预测和减灾防灾救灾措施的制定提供基础资料。
为实现上述目标,当前地震小区划工作具有以下特点:(1)区分不同的地震破坏作用,编制针对性不同的地震小区划图,以便对不同类型的地震破坏作用采取不同的防灾减灾措施;(2)充分考虑场地地形、地质、水文工程地质条件对地震破坏作用的影响;(3)对地区性抗震设防烈度已经确定的城市进行地震设防区划,对重大工程建设及地震烈度高的大城市或特大城市,则必须在详细的地震危险性分析确定的地震输入的基础上,通过进行地震小区划。由此可见地震小区划是一项多学科综合性强的研究工作,工程地质工作将对场地震效应、场地地形地质和水文地质及工程地质条件对震害的影响及地震小区划的类型作分析和对比。
我国的地震小区划及其演进,是随着地震工程工作者对场地和结构地震反应认识的逐步深化,也随之而发展的。结构地震反应分析可以发为静力、准动力的反应谱和动力三个阶段,地震小区划也相应的有静力的调整烈度小区划,准动力的调整反应谱小区划,和当前的设计地震动小区划。下面仅对调整烈度小区划作简要扼述。
在位于同一个基本烈度区内的场地内,不同地段水文地质工程地质条件有所不同,据此调整各地段的烈度使之较基本烈度有所增减,分别得出各地段的场地烈度,从而区划出具不同场地烈度的各小区,每一小区按其场地烈度选用相应的地震系数(K)再按静力法确定该小区设计用地震力。故这种小区划实质上是静力的小区划,50年代至60年代初期我国试用过。
区划方法是将场地划分为边长300-2000m的方格,每格内应有一代表性地层剖面和地下水埋深资料。然后根据地基土层的地震刚度(弹性波传播速度与密度之积)、地下水位的深浅和土层共振特性的不同,确定每格内的烈度增量值。
地基土层地震刚度不同其烈度增量(DI1)为:
式中:Viri为研究地段土层的地震刚度,若为多层土应取加权平均;V1r1为标准土层的地震刚度。由基本烈度研究确定“标准土层“,波速最好采用横波波速。该烈度增量中以是正值或负值。
地下水埋藏深度h(m)所确定的烈度增量(DI2)为:
当地下水埋深不小于6-10m时,
土层共振的烈度增量(DI3)为:
(1)求出松软土层地震刚度(Viri)和靠近的下伏基岩的地震刚度V0r0之比(mi)
mi=Viri/V0r0
(2)求出松软土层厚度(H)与对应于该土层的弹性波(纵波或横波)波长()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)按下式计算:
DI=DI1+DI2+DI3
由于土层共振引起的烈度增量DI3
各方格的烈度增量确定后,即求出各小格的调整后的场地烈度,再用等值线绘出场地烈度相同的地段。
此法的缺点是对地面破坏作用和强烈地震动的破坏作用不加区分;对地震动则只考虑到振幅(即最大加速度)的变化,而对频谱和持时都未予考虑。所以,60年代以后就不再采用这种小区划,而代之以按场地类别调整反应谱小区划。
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