會計學1安評師地震工程震源地震波傳播場地土層區（局部）基巖區（區域地質）地表及基巖地形工程場地地震影響涉及的主要問題解決的問題：地震動及工程特性與作用場地條件對地震動及地震地質災害影響第1頁/共91頁影響地震動及地震地質災害的因素地震、地質環境：震源特性區域地質條件：地殼介質

對地震動的影響空間上緩慢變化局部場地條件：地形，土層，（近地表）斷層

對地震動的影響空間上顯著變化

小區劃的關鍵因素（場地影響區劃）

第2頁/共91頁主要內容

地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定基礎性工作場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價結果性工作地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第3頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第4頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動參數地震動加速度時程a(t)

一次地震時，地震動加速度隨時間變化的過程地震烈度地震動三要素

地震動峰值（加速度、速度、位移）

譜（反應譜、富氏譜、功率譜等）

持續時間第5頁/共91頁地震動的工程特性分析地震烈度綜合描述地震動影響的強烈程度基于人的感覺、結構破壞、物體反應、自然現象等直觀理解：地震烈度是地震影響、地震災害程度的描述量深入理解：地震烈度也是地震動強度的綜合描述量地震基本烈度：某地在今后一定時期（100年）在一般場地條件下（Ⅱ類土）可能遭受的最大地震烈度第6頁/共91頁地震動的工程特性分析地震烈度地震烈度的用途：震害輕重的簡單估計地震影響的宏觀描述設計地震動參數的間接表示

地震烈度的特點多指標的綜合性分等級的宏觀性以結果表示原因的間接性地震烈度的不足利用地震動參數第7頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動三要素的認識過程峰值——頻譜——持時峰值：20世紀初F=ma頻譜：50年代震害經驗，強震記錄持時：70年代，重大工程采用時程第8頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動峰值絕對峰值等效峰值有效峰值（EPA=Sa/2.5EPV=Sv/2.5）t,秒a/g0a/g加速度時程包絡函數地震動加速度時程a(t)第9頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動持時強度包絡函數地震動總持時地震動強震持時（如1/2持時）絕對持時相對持時t,秒a/g0a/g加速度時程包絡函數地震動加速度時程a(t)第10頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動反應譜定義：具有同一阻尼比的一系列單自由度體系在同一地震動輸入下的反應的絕對最大值與單自由度體系自振周期的關系，即為這一地震動的反應譜2個參數：周期、阻尼比3個譜量：加速度、速度、位移反應譜第11頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動反應譜地震動反應譜的重要性反映了地震動的頻譜特性直接給出了不同結構的最大反應結構抗震設計規范中普遍采用的規定第12頁/共91頁地震動的工程特性分析地震動反應譜地震動反應譜與地震動峰值的關系加速度反應譜（極）高頻處的值趨近地震動峰值加速度加速度反應譜中頻段的值與地震動峰值速度有關加速度反應譜低頻段的值與地震動峰值位移有關第13頁/共91頁地震動的工程特性分析影響反應譜的因素地震大小地震遠近地震的其他特性（如破裂方向）場地條件（如場地土層軟硬與厚薄，盆地等）局部地形第14頁/共91頁地震動的工程特性分析地震列度與地震動參數關系

地震烈度與地震動參數之間存在相關性(每一烈度大致對應某一區間的峰值加速度和速度，如：Ⅵ：加速度值為45～90cm／s2、速度值為5～10cm／s)，但這種相關性又有較大的離散性。地震烈度(I)換算地震動加速度amax

I=VIVIIVIIIIXX

amax=0.050.10.20.40.8

或0.06250.1250.250.51.0第15頁/共91頁地震動的工程特性分析地震列度與地震動參數關系 地震烈度與地震動參數的關系離散性很大，同一烈度對應的地震動參數實測值可能相差10倍以上第16頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第17頁/共91頁地震動衰減關系確定收集強震動觀測資料和地震烈度資料空間范圍地震烈度和強震動資料的收集原則與內容地震烈度衰減關系選擇原則與方法。基巖地震動衰減模型建立基巖地震動衰減關系選取與適用性分析地震動衰減關系的統計回歸缺乏強震動觀測資料地區的地震動衰減關系確定的原則與方法關鍵內容第18頁/共91頁地震動衰減關系確定影響地震動的參數Y(M,R,G)=OPGO：震源影響---震級M,斷層面P：地震波傳播影響---距離R

能量吸收;幾何擴散;反射、折射、分散G：場地影響---近地表地質條件G

土層與地形第19頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系形式lnY=C0+C1M-C2M2-C3ln[R+R0]

-C4R+C7g

其中R0=C5exp(C6M)

Y=地震動的某一參數，如：加速度，或某一周期處的反應譜值，或地震烈度

Ci(i=1,...,7)=回歸系數

g=0巖石,1土層------場地影響往往單獨考慮第20頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系各項的含義lnY=C0+C1M-C2M2-C3ln[R+R0]-C4RC0+C1M項：震源影響C2M2和R0=C5exp(C6M)項：大地震震中附近高頻地震動的飽和（M≥7or7.5，≤10-20km）

C3ln[R+R0]項：幾何衰減C4R項：非彈性耗能后兩項往往合并考慮第21頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減模型點圓衰減橢圓衰減斷層距衰減第22頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系給出區域性有記錄地區：

利用豐富的地震記錄資料統計缺乏和無記錄地區

類比、轉換第23頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系轉換從B區轉換到A區

已知:IA=fA(MA,RA)A區烈度衰減關系

IB=fB(MB,RB)B區烈度衰減關系

lnYB=FB(MB,RB)B區地震動衰減關系導出：地震動數據YA(MA,RA)求:lnYA=FA(MA,RA)A區地震動衰減關系第24頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系選擇了解不同關系的特點、背景針對工程特點考慮工程場地區域性小震、大震？近震、遠震？各地震動參數關系之間的匹配與協調合成地震動長短軸關系，近、遠場值的協調所使用關系的適用性論證盡量不使用土層場地的關系第25頁/共91頁地震動衰減關系確定衰減關系選擇長短軸關系，近、遠場值的協調所使用關系的適用性論證是否能反映本地的地震地質和地震活動性特征(大震或小震影響、近場或遠場影響等)，是否能針對工程的結構特性，論證所采用地震動觀測資料的長周期可靠性。與常用的衰減關系和本區其它衰減關系進行對比，并對所獲得的衰減關系的特點進行說明。將地震動衰減關系與收集的區域和鄰區強震動觀測資料進行對比，論述所選用的衰減關系是否適用于本區第26頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第27頁/共91頁

場地地震工程地質條件

指對場地地震效應產生影響的場地條件，大致包括場地內及附近地區的工程地質、水文地質、地形地貌、地質構造條件及場地土體物理與力學特性等。

場地地震工程地質條件勘測第28頁/共91頁

勘測目的確定工程場地條件為場地地震反應分析提供場地相關資料為地震地質災害評價提供場地相關資料

主要工作收集、整理和分析相關的工程地質、水文地質、地形地貌和地質構造資料場地工程地質條件調查、鉆探及原位和室內測試收集、整理和分析場地及附近范圍的歷史地震地震地質災害相關資料以及開展相關場地條件勘測目的與主要工作場地地震工程地質條件勘測第29頁/共91頁場地地震工程地質條件勘測（一）場地勘測確定場地勘查范圍場地勘查相關資料收集、整理和分析要求場地勘測中需要確定的土層物理力學參數場地勘測鉆孔的布設要求對場地鉆探、取樣、現場波速測試的要求關鍵內容第30頁/共91頁場地巖土力學性能測定內容巖土剪切波速測量的方法土動力試驗的測試要求和內容土動力試驗方法和適用范圍考慮豎向地震反應時力學性能測定的工作要求與內容關鍵內容場地地震工程地質條件勘測第31頁/共91頁（二）地震地質災害的場地勘查地基土液化場地勘查內容和要求崩塌、滑坡、地裂縫和泥石流的勘查內容和要求地表斷層影響分析所需的資料內容關鍵內容場地地震工程地質條件勘測第32頁/共91頁勘測范圍

I、II級工作，場地范圍可取其建設工程所覆蓋的范圍；小區劃工作，場地范圍可取區劃所覆蓋的范圍鉆孔布設

Ⅰ級工作鉆孔布置應能控制工程場地的工程地質條件，控制孔應不少于3個

Ⅱ級工作鉆孔布置應能控制工程場地的工程地質條件，控制孔應不少于2個

地震小區劃鉆孔布置應能控制土層結構和工程場地內不同工程地質單元，每個工程地質單元內應至少有1個控制孔勘測范圍與鉆孔布設場地地震工程地質條件勘測第33頁/共91頁Ⅰ級工作控制孔深度達到基巖或剪切波速不小于700m/s層位Ⅱ級工作和地震小區劃控制孔應達到基巖或剪切波速不小于500m/s處，若控制孔深度超過100m時，剪切波速仍小于500m/s，可終孔，應進行專門研究。

鉆孔深度要求場地地震工程地質條件勘測第34頁/共91頁場地剖面土層描述

土層分層、土性、橫向變化場地測試

S波波速、P波波速、標貫數土動力、靜力實驗

動三軸、共振柱實驗確定動模量和等效阻尼比隨應變幅值變化關系，土密度可能液化場地，地下水位，標貫及粘粒含量應編制鉆孔分布圖及柱狀圖、工程地質分區圖

等圖件及表格。勘測物理與力學參數場地地震工程地質條件勘測第35頁/共91頁現場原位波速測量，試驗室波速測量（海洋工程）測試方法：

檢層法（單孔法）

交孔法（雙孔法）

表面波法（無孔法）波速測試方法場地地震工程地質條件勘測第36頁/共91頁測定：G/G0——曲線，——曲線共振柱試驗，10-6-10-4應變范圍動三軸試驗，10-4-10-3應變范圍土體動力性能測定要求與方法場地地震工程地質條件勘測第37頁/共91頁土體動力性能測定結果場地地震工程地質條件勘測第38頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃

場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第39頁/共91頁等級劃分Ⅲ級工作城鎮、大型廠礦企業、經濟開發區、重要生命線等，量大面廣的工程

①地震危險性的概率分析②場地地震動參數的確定③地震地質災害評價

*

地震小區劃或區域性區劃或區劃圖適用范圍及內容第40頁/共91頁區域性地震區劃區域性地震區劃的工作目標和適用范圍區域性地震區劃工作的要點區域性地震區劃圖的參數和概率水平區域性地震區劃計算控制點的分布要求區域性地震區劃圖表述方式和成圖比例尺要求場地條件的考慮區劃圖分區界線確定應考慮的主要因素區劃圖說明書的編制內容關鍵內容第41頁/共91頁區域性地震區劃工作目標和適用范圍 針對特定地區或長輸管線等重要工程的地震區劃工作，如，特定行政轄區的地震區劃工作，輸油管線沿線、輸氣管線、長距離輸水工程、公鐵路的地震區劃等。工作的要點

a)區域地震構造和地震活動性的調查、分析；對于重要的線性工程，應開展線路兩側25公里范圍內的近場工作 b)潛在震源區和相應的地震活動性參數 c)適用于地震區劃區域的地震動參數衰減關系 d)地震危險性概率分析計算，得到計算控制點的地震動參數 e)地震動參數分區或繪制地震動參數等值線 f)編寫使用說明和研究報告

第42頁/共91頁區域性地震區劃參數和概率水平

地震動峰值加速度、速度，烈度 50年超越概率10%、2％

、63%計算控制點的分布要求 計算控制點的間距，應不大于地理經緯度0.1°。在結果變化較大的地段（分區界線），應加密控制點分區界線確定應考慮的主要因素

a）潛在震源區和參數的可變動范圍及其對結果的影響 b）地形地貌的差異 c）區劃參數的精度，注意城市結果與現行區劃圖的差異第43頁/共91頁區域性地震區劃區劃圖表述方式和成圖比例尺要求

地震動參數分區（段）圖，1:50萬，全國區劃圖1:400萬場地條件的考慮

平均場地條件區劃圖說明書的編制內容 編圖技術思路和技術方法，所使用資料的來源、精度，清楚地說明區劃結果的表示方式和內容、使用范圍以及使用過程中應注意的事項等

第44頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定

地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第45頁/共91頁場地地震動參數確定的方法：

與抗震設計規范相對應的統計經驗方法；

地表局部場地地震反應分析方法。第46頁/共91頁場地地震動參數確定場地基巖地震動參數確定：地震危險性分析場地計算基底輸入地震動時程確定：人工合成建立場地計算力學模型，地震反應分析計算場地地震動參數的確定主要環節第47頁/共91頁場地地震動參數確定場地地震動參數確定的思路不同類型工程場地地震動參數選取不同級別安評工作土層場地地震動參數確定場地地震反應分析模型及參數確定的原則、要求和方法不同級別安評工作確定地震輸入界面的要求土力學參數確定的方法不同級別安評工作地震動時程合成的要求場地地震反應分析的常用方法場地相關反應譜確定的依據與要求場地地震動反應譜規準化的目的和原則關鍵內容第48頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響作用

場地條件指近地表、局部地質條件包括局部范圍內的地形（地表與基巖面）條件及局部土層條件粗略地講（靜力觀點），就是地基條件靜力問題：地表以下若干深度內的土層地震問題：基巖面及之上的整個覆蓋土層第49頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響問題的提出對地震動有著顯著的影響影響局部區域地震動的強度及譜特性明顯影響著局部區域的震害對不同的地震（地震動輸入）影響不同對不同的工程結構有不同的影響作用好壞兩方面第50頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響問題的提出1906年舊金山地震震害，軟弱地基地震害重1923年日本關東大地震，沖積土層厚度增加木結構破壞率增高1976年唐山地震，極震區的水泥廠、鋼廠、陶瓷廠的房屋倒塌率為50%，而其附近的都達90%以上，這些也與場地覆蓋土層的條件有關。。。。。。第51頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響問題的提出特別是，1985年墨西哥地震，震害情況更充分顯示了場地條件的影響作用400公里*峰值加速度，長周期成分*峰值加速度，長周期成分第52頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響的解釋*影響地震動強度，頻譜成分基巖介質區土層分布區第53頁/共91頁場地地震動參數確定場地條件的影響的解釋基巖場地點R土層場地點S基巖介質區土層介質區SR第54頁/共91頁人工地震動時程合成目的與目標目的 確定場地地震反應分析的基底輸入地震動確定結構地震反應分析的基礎輸入地震動目標

根據給定的要求（一般有：加速度峰值、反應譜、加速度包絡函數），人工合成的地震動加速度時程a(t)

第55頁/共91頁人工地震動時程合成合成方法比例法

選擇滿足某些要求的實際地震記錄，對時間與幅值進行調整數值法

三角級數模擬第56頁/共91頁人工地震動時程合成合成方法數值方法第57頁/共91頁人工地震動時程合成要求與問題擬合要求

峰值加速度相等、控制點譜值滿足一定的誤差、包線基本滿足要求、多個樣本注意：峰值加速度與高頻譜值間的協調;高頻頻率值控制與時間步長的對應;

反應譜（放大倍數）與持時間的協調;要有足夠的反應譜控制點數;強度包絡函數（持時T，t1：0.1～0.15／T，t2：0.5／T）;

相位譜的影響作用。采用實際地震記錄，符合工程所在地地震環境第58頁/共91頁人工地震動時程合成要求與問題峰值加速度與高頻譜值間的協調第59頁/共91頁場地地震反應分析理論分析方法建立場地計算模型，地震波動模擬分析地震記錄資料統計，理論計算結果總結建立經驗（關系）方法第60頁/共91頁場地地震反應分析

經驗方法

一般建構筑物抗震設計規范方法對記錄及計算結果采用統計分析方法確定經驗反應譜---標準反應譜對場地進行分類針對不同類場地，采用不同的規范譜作為設計地震動反應譜“不同反應譜”以反映場地條件對地震動強度及頻譜特性的影響第61頁/共91頁地震記錄反應譜值統計分析第62頁/共91頁場地地震反應分析

理論分析方法地表局部場地地震反應分析一維土層地震反應分析多維場地地震反應分析（含地形影響）分析方法頻域方法，時域方法解析法，數值積法第63頁/共91頁不同類別場地的計算結果Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類第64頁/共91頁場地地震反應分析一維場地土層模型模型的基本參數土層地震反應分析等效線性化方法第65頁/共91頁場地地震反應分析二維、三維場地土層模型有限元、有限差分方法第66頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題土體非線性的考慮一維場地分析與多維分析的條件土層模型確定計算基底的確定，外推問題輸入地震波的確定第67頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題土體非線性的考慮

常用方法是等效線性化方法

將非規則的地震動時程 等效為一個等幅的諧振振動時程，后借助與復阻尼理論進行線性化分析第68頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題一維場地分析與多維分析的條件

在地面、土層界面及基巖面均較平坦的場地工程地質條件情況下，水平成層土層模型能合理地反映場地條件，可采用一維場地模型；而在土層界面、基巖面或地表起伏較大時，水平成層土層模型不能合理地反映場地條件，需要采用二維場地模型或三維場地模型

第69頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題一維場地分析：

輸入時程持時及時間離散步長（持時T、時間步長Δt、頻率范圍F1～F2、T＞1／F1、Δt＜1／2F2

）

計算層厚的確定（H≤λ／k，λ＝Vs×Tp，H：層厚、λ：主波長、k：正整數一般在5～20之間、Vs：剪切波速、Tp：輸入波的優勢周期

）

計算模型的建立，土靜、動力學參數的選用。第70頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題計算基底的確定，外推問題a)Ⅰ級工作應采用鉆探確定的基巖面或剪切波速不小于700m/s的層頂面作為地震輸入界面；b)Ⅱ級工作和地震小區劃應采用下列三者之一作為地震輸入界面：基巖面；剪切波速不小于500m/s的土層頂面；鉆探深度超過100m，且剪切波速有明顯躍升的土層分界面或由其他方法確定的界面。要求的原因：非線性問題波的散射問題基底能量輻射問題第71頁/共91頁場地地震反應分析注意的問題計算基底的確定，外推問題由其他方法確定的界面：根據物探等其它手段或鄰區相關深孔資料 ①對具有土性描述的鉆孔，利用附近鉆孔波速值或本地或工程地質條件相類似的其它地區的波速值，采用土性及深度類比方法估計鉆孔所缺波速值；②對于深部無土性描述的鉆孔，則應利用鉆孔附近其它鉆孔的土性描述及波速值資料勾畫出此鉆孔周圍的土層分層面分布圖，而后利用類比方法。在采用近似估計方法彌補所缺波速值和地震輸入面后應進行波速值和地震輸入界面位置的不確定性對場地地震反應的影響分析

第72頁/共91頁場地（設計）地震動參數確定場地地震反應地震動參數（amax、Smax，T）

設計地震動參數標準形式譜確定注意的問題峰值、平臺、拐點、下降段、長周期部分的協調第73頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第74頁/共91頁地震地質災害評價主要問題依據場地工程地質條件確定特定場地地震地質災害類型活斷層的調查內容和鑒定結果地震地質災害評價的深度要求與方法相關規范中的地震地質災害評價方法第75頁/共91頁地震地質災害評價主要災害類型砂土液化與淤泥軟化黃土崩塌與滑坡巖體崩塌與滑坡地震斷層（滑動速率、位移特征、斷錯、活動復發周期，長度、產狀等）海嘯與湖涌第76頁/共91頁主要內容地震動的工程特性分析地震動衰減關系確定場地地震工程地質條件勘測區域性地震區劃場地地震動參數確定地震地質災害評價地震小區劃

地震動峰值加速度復核不同安評工作之間的關系第77頁/共91頁III級工作：包括地震危險性概率分析，區域性地震區劃和地震小區劃。地震小區劃是對某一特定區域范圍內地震安全環境進行的劃分、予測這一范圍內可能遭遇到的地震破壞作用的分布。（在城鎮、大型廠礦企業、經濟開發區等建設范圍內為土地利用和規劃、防災規劃制定、一般建設工程等提供抗震設防科學依據的地震安全性評價）地震小區劃圖采用的比例尺達到1：1萬~1：5萬，設防地震的概率水準采用：50年超越概率63%、10%和2~3%。第78頁/共91頁地震小區劃主要內容地震小區劃的特點與適用范圍地震小區劃工作主要內容和技術要求場地條件影響在地震動小區劃中的作用計算控制點和工程場地鉆孔布置地震動峰值和反應譜小區劃圖編制地震地質災害小區劃圖編制地震小區劃說明書的編制第79頁/共91頁地震小區劃關鍵問題基礎：基巖地震動，場地工程地震條件關鍵：場地工程地震條件影響分析（場地地震反應分析）場地地震動參數，研究區地震影響場結果：場點地震動參數，地震動參數分區，地震地質災害分區