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成都平原卵砾石层地震响应研究

马志刚  
【摘要】: 2008年5月12日汶川发生了Ms 8.0级强烈地震,具有强度大、震源浅、持续时间长、破坏力强、波及面广的特点,地震造成惨重的人员伤亡和财产损失,同时诱发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害,间接加重了此次地震震害。成都平原位于龙门山东南侧,通过安县—灌县断裂带与龙门山构造带紧密相连,是卵砾石为主的第四纪堆积平原,平原物产丰富,人口众多,素有“天府之国”的盛誉。通过野外考察发现,此次地震中成都平原震害较轻,这与成都平原的地层结构和地质构造有很大关系。目前印度板块仍在北移,使得青藏高原隆起的同时,必然会在龙门山地区出现应力集中现象,诱发构造地震。基于上述原因,研究成都平原的地震响应情况,特别是卵砾石层地震反应显得非常重要,也十分有意义。 论文选择成都平原卵砾石层为研究对象,遵循“汶川地震基本特征→平原工程地质条件→数值模拟模型建立→卵砾石层地震响应研究”研究思路,建立成都水平层状地震模型,应用EduShake软件分析成都卵砾石层的地震响应情况,探讨峰值加速度、卓越周期、软弱夹层等因素对卵砾石场地地震效应的影响。研究结果显示: (1)成都平原的卵砾石层为坚硬、短周期的地层,模型对短周期地震波放大作用比长周期的明显,并且使得地表反应谱短周期成分明显放大,卓越周期向短周期方向移动,同时模型弱化了地震加速度曲线的部分细节信息,集中能量分布,加大振动幅度。 (2)地表反应谱峰值加速度与上部非卵砾石层厚度关系(0.5~6m)不明显,但软弱层本身的放大作用与软弱层厚度正相关。随着地表软弱层厚度加大,反应谱卓越周期向长周期方向移动,其中短周期成分略有降低,中短-中长周期成分有效放大,并出现发散效应,峰值傅氏振幅显著降低,多个显著周期均衡分布。 (3)反应峰值加速度与下部卵砾石层厚度呈“负指数”变化,与输入峰值加速度大小有很好的对应关系,其中下部卵砾石层厚度在58m以上时,5m厚的地表软弱层的贡献很微弱,可忽略不计。 (4)通过将软、硬土层对比分析可知,软弱夹层厚度较小时(厚度视输入地震波而定),地表反应谱受软弱夹层的影响较小,模型基本可以视为坚硬岩层。随着研究层厚度的增大,模型表现出一定的隔震作用,但随后曲线都有反翘趋势,有放大的趋势,特别是中—长周期地震波,现象更明显。


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