【摘 要】
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场地近地表土层条件对地震动有显著影响已在历次地震震害调查中得以证实。场地地震效应一直是地震工程中一个重要研究课题,通过场地特征参数来反映土层性质进而度量场地地震效应。剪切波速、覆盖土层厚度、场地基本频率、模量比、阻尼比等物理指标是场地土层特征的重要参数,也是场地土层反应计算的主要依据,这些参数的获取是工程抗震设计、地震安全性评价、地震预警及烈度速报等工作中的一项重要任务。场地土层剪切波速(VSZ)
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场地近地表土层条件对地震动有显著影响已在历次地震震害调查中得以证实。场地地震效应一直是地震工程中一个重要研究课题,通过场地特征参数来反映土层性质进而度量场地地震效应。剪切波速、覆盖土层厚度、场地基本频率、模量比、阻尼比等物理指标是场地土层特征的重要参数,也是场地土层反应计算的主要依据,这些参数的获取是工程抗震设计、地震安全性评价、地震预警及烈度速报等工作中的一项重要任务。场地土层剪切波速(VSZ)和基本频率（基频f）在场地反应计算中占有重要地位,常作为场地地震反应放大系（函）数的量化计算指标,其中以剪切波速应用最为广泛。从物理意义角度,二者之间存在一定的相关性。一般而言,场地越硬,剪切波速越大,基频越大;场地越软,剪切波速越小,基频越小。剪切波速的获取主要通过钻孔等测试手段,虽准确性好,但成本较高。场地基频存在多种计算和测试方法,其中以地脉动测试等“非侵入”式测试方法最为经济快捷。通过建立场地基频与剪切波速之间的相关性,实现经济便捷的场地基频测试方法估计场地剪切波速,发挥二者在工程应用上的优势,可为量大面广的区域场地条件校正地震动场提供技术支撑。本文从KiK-net台网中选取472个台站,通过不同的方法得到场地基频,分析近地表一定厚度土层的平均剪切波速VSZ与f的相关性,建立VSZ～f相关性经验预测模型;指出我国规范中等效剪切波速存在的问题,初步给出等效剪切波速计算方法,并通过实际地震数据检验等效剪切波速在预测地震动峰值加速度（PGA）放大系数方面的可靠性。本文的主要工作和取得的研究成果概括如下:（1）在NIED数据库中筛选出472个KiK-net台站,对其场地覆盖层厚度D、场地类别及平均剪切波速VSZ的统计分布特征进行分析;采用不同的方法计算场地基频,通过绘制VSZ～f散点图,研究了VSZ与f的分布规律,结果发现VSZ随f的增大趋于增大,存在高频段相关性高、低频段离散性大的特点,且VSZ与f的相关性随着计算厚度的增大而增大。（2）通过构建简化的单土层场地概化模型,根据基频的解析解及走时平均剪切波速的定义探讨了VSZ～f的关系;在单土层模型的基础上,对VS20～f和VS30～f的相关性进行了参数分析;借鉴现有VSZ～f的相关性经验关系模型,搭建了考虑不同厚度岩土层的平均剪切波速VSZ和f的经验模型,采用实际场地信息数据给出了模型参数的确定方法,并与国内外已发表的经验模型进行对比分析。（3）指出我国规范中等效剪切波速定义上存在的欠缺,提出了新的等效剪切波速Vseq和等效表层厚度Heq的含义,并给出Vseq和Heq计算流程;通过两组不同地震记录探讨VS20、VS30、Vseq及波速比Vsb/VS20、Vsb/VS30、Vsb/Vseq与场地PGA放大系数的相关性,对比指出新的等效剪切波速Vseq及Vsb/Vseq与f PGA的相关性更好。
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