浅谈地脉动的发展和其应用.pdfVIP

自然科学篇(t-卷) 浅谈地脉动的发展及其应用 杨 雪 0 引 言 震，共死亡24．2万多人，极震区地面建筑几乎全部倒塌，经济损失十分惊人。因此，建筑结构的抗震设 计成了地震工程的一个主要目标。早在上世纪50一60年代，世界上一些多地震国家在制定建筑物抗震设 计规范时，曾利用地面脉动观测的数据来描述场地的动力特性。地脉动是一种具有丰富内涵的地球物理信 息，由于地脉动本身具有的一些优良特性，目前各国学者都对其进行多方面的研究。我国地脉动的应用研 究始于20世纪60年代，目前，我国对地脉动的研究和应用仍以短周期的地脉动为主，对长周期的脉动研 究也取得了新的进展。 1地脉动的研究发展史 (1)地脉动的研究是作为工程地震学的一个领域而逐渐发展起来的。日本是研究地脉动最早的国家。 1908年。日本人大森就观测到了周期在1s以下的地基震动，并指出这个周期与地震的周期有一定的相关 性。20世纪50年代初，最早是由日本学者金井清教授提出了利用地脉动对工程场地进行分类。此后，对 于地脉动及其应用的研究人才逐渐增多。但是，大部分人的研究主要集中在地脉动源的性质、地脉动传播 特性、地脉动的场地影响特性。 (2)进入20世纪70年代以后，随着高层建筑的兴建，考虑深层结构对地震动的影响，对ls以上长 周期地脉动的研究变得十分活跃，但还是以卓越周期为主。而在美国，Udwadia和乃咖，跏则认为从地脉 动记录中很难区分出源的作用和场地的影响，而且地震动的记录和地脉动记录之间存在着很大差异，由 此，他们对地脉动的应用持怀疑的态度。 (3)1985年墨西哥米却肯地震后，日本学者在墨西哥盆地利用地脉动预测地震动特征得到了较好的 结果，他将这种既简单又经济的场地动力特性分析方法同强震动观测法所得结果进行对比，得到了良好的 计可以得到满意的结果，文章的发表使地脉动的应用研究获得新生，许多国家对于地脉动的研究重新开展 起来。1995年日本库县南部地震之后，一些日本学者结合地震实例对地脉动作了大量的研究。 (4)在我国，对于地脉动的应用研究始于20世纪60年代，主要是以卓越周期为主的场地分类以及 对卓越周期与地震危害关系的研究。由中科院工程力学所的胡聿贤教授及其领导的研究小组对其进行的研 究工作。主要的研究方面是利用周期图求取场地的卓越周期并进行场地分类。1964年，在抗震建筑设计 规范中。将地脉动的卓越周期定为场地类别的参考指标。60年代中期到末期，利用脉动法确定新建工程 抗震设计所需的场地烈度。自1966年邢台地震后，在北京和天津的城市小区划工作里都使用过脉动法测 定场地的卓越周期。1965年和1966年工程力学所胡聿贤教授和刘曾武等研究了地脉动的卓越周期与土质 特性的关系，并结合震害调查对地脉动与场地震害关系进行了研究。 (5)20世纪80年代末到90年代末，我国的一些专家、教授、学者等逐渐对地脉动开展了研究。我 作者系桂林工学院在读研究生。 ·-——450．．—— 地球科学 国学者王振东利用地脉动的自相关法来确定地脉动中瑞利波的相速度频散曲线，采用半波长法反演了两个 场地的剪切波速，得出的结果表明：用脉动法得到的场地剪切波速构造同钻孔法得到的结果是比较接近 的。在上海市，李文艺等人通过对地脉动的观测测得该场地的卓越周期，同时对该场地地脉动的卓越周期 与各测试点的土层厚度的关系进行了研究。兰州地震所林学文使用脉动进行对场地进行评价。结果发现地 脉动的功率谱与地面水平运动峰值加速度及地面运动反应谱对应关系比较好。吴世明和杨学林两人利用短 周期地脉动功率谱确定场地卓越周期，同时利用短周期地脉动台阵观测推断出了浙江大学某操场的瑞利波 频散曲线。同济大学章在墉利用长周期地脉动在地震小区划中用富氏谱比修正长周期反应谱。郭明珠采用 统计的方法对地脉动单点谱比法测定场地动力特性的有效性进行了研究，其结果表明：当S波阻抗比大于 3时，地脉动单点谱比法可以得到单层覆盖半空间场地的卓越频率；但仍不能直接得到场地的放大因子。 日本首都大学和上海交通大学作为国际合作研究的一环，通过地脉动动测试、地震测试及地震应答特性的 数值解析对应县木塔的应答特性和耐震特性进行评估，其结果为木塔的维护和修缮提供理论依据。 目前，我国对地脉动的研究和应用仍然以短周期的地脉动为主，对于长周期脉动的研究的起步比较 晚，但是也取得的一些成果。 2地脉动的基本特征 (1)地脉动同其他