2014年巖土工程師專業(yè)知識重點:場地的地震效應

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　　1 放大作用

　　由基巖破裂或已有斷層的錯動產(chǎn)生的地震波由震源發(fā)出，以縱波與橫波的形式向四方傳遞，傳至建筑場地下的基巖后又經(jīng)過土層向地面?zhèn)鬟f。地震波一經(jīng)傳人土層立即得到增加。哪怕地下深處不很強的震動，等傳至地面后常成為相當強的震動。這就是放大效應。圖25.4-1是1968年日本東松山地震時的實測結果。由圖可以看出水平加速度愈接近地表則愈大。一般說土層愈厚放大作用也愈大，有時能較基巖放大2～3倍。圖25.4-2表示場地放大作用使地表的地震反應譜值要高于基巖的反應譜。

　　2 共振作用

　　場地有自己的自振周期，稱為場地的特征周期。覆蓋層硬而薄時特征周期短，為0.1～0.2s，覆蓋層松而厚時特征周期長，可達0.8～1.0s或更長。如果建筑物的自振周期與土的特征周期相近，兩者就發(fā)生共振，使震害大為加重，圖25.4-2中地表反應譜的第二個高峰就是因共振效應造成的，即周期為1.5 s左右的波因共振得到了極大的放大。

　　墨西哥城1985年9月19日遭到的地震是共振效應的極好說明：地震波達到墨西哥市下的巖盤時其加速度只有0.04g，若按一般的覆蓋層放大情況，即使達到0.2g，建筑物的破壞也不致太大，但不幸的是地震波、建筑物與黏土層三者恰好都具有相同的自振周期(T=2s)，因而發(fā)生“共振”，使建筑物的水平加速度達到驚人的l～1.2g，造成500棟高層建筑的嚴重破壞或倒塌。

　　3 破壞的進行性

　　典型硬場地反應譜如圖25.4-3中的曲線a。此場地上自振周期為A的建筑物受到很大的地震力后產(chǎn)生局部損傷，使其自振周期增大到B，此時地震力下降，損傷不再加重，系一次性破壞。反之，軟場地的反應譜如圖25.4-3中曲線b。若這種場地上的建筑物在受到對應于A點的地震力后產(chǎn)生局部破壞，其自振周期延長到B點，這時地震力反倒更大，使破壞進一步加重甚至倒塌，這種破壞屬于進行性破壞。軟地基的進行性破壞與一次性破壞相比顯然更不利。