2015年巖土工程師專業(yè)知識(shí)輔導(dǎo):場(chǎng)地的地震效應(yīng)

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　　1 放大作用

　　由基巖破裂或已有斷層的錯(cuò)動(dòng)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(chǎng)地下的基巖后又經(jīng)過(guò)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(qiáng)的震動(dòng)，等傳至地面后常成為相當(dāng)強(qiáng)的震動(dòng)。這就是放大效應(yīng)。圖25.4-1是1968年日本東松山地震時(shí)的實(shí)測(cè)結(jié)果。由圖可以看出水平加速度愈接近地表則愈大。一般說(shuō)土層愈厚放大作用也愈大，有時(shí)能較基巖放大2～3倍。圖25.4-2表示場(chǎng)地放大作用使地表的地震反應(yīng)譜值要高于基巖的反應(yīng)譜。

　　2 共振作用

　　場(chǎng)地有自己的自振周期，稱為場(chǎng)地的特征周期。覆蓋層硬而薄時(shí)特征周期短，為0.1～0.2s，覆蓋層松而厚時(shí)特征周期長(zhǎng)，可達(dá)0.8～1.0s或更長(zhǎng)。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(yīng)譜的第二個(gè)高峰就是因共振效應(yīng)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(yīng)的極好說(shuō)明：地震波達(dá)到墨西哥市下的巖盤(pán)時(shí)其加速度只有0.04g，若按一般的覆蓋層放大情況，即使達(dá)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(dá)到驚人的l～1.2g，造成500棟高層建筑的嚴(yán)重破壞或倒塌。

　　3 破壞的進(jìn)行性

　　典型硬場(chǎng)地反應(yīng)譜如圖25.4-3中的曲線a。此場(chǎng)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(shí)地震力下降，損傷不再加重，系一次性破壞。反之，軟場(chǎng)地的反應(yīng)譜如圖25.4-3中曲線b。若這種場(chǎng)地上的建筑物在受到對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)的地震力后產(chǎn)生局部破壞，其自振周期延長(zhǎng)到B點(diǎn)，這時(shí)地震力反倒更大，使破壞進(jìn)一步加重甚至倒塌，這種破壞屬于進(jìn)行性破壞。軟地基的進(jìn)行性破壞與一次性破壞相比顯然更不利。