基于活动断层的地下结构地震反应方法研究

The anti-seismic concept considering the whole processes effected by source-path-site is developed through gradual understanding active fault. It would be more targeted and precise to carry out the seismic resistant of engineering according to the active fault. The lifeline of the urbanized areas is usually threatened by the potential earthquake under or around the city, as most cities are in a sedimentary basin formed by active tectonics itself. At present, the study on active fault has come a long way around the urbanized areas. This application considers that it would be significant and feasible to study the seismic responses and behaviors of the underground structure. The study is based on the effects of 3D ground motion field which is applied on the fault rupture processes. First of all, build the coupling analysis model of the fault-soil-structure model. The model includes the wide-area model and analysis object model, with the seismogenic fault of typical intensity of earthquakes. Then establish the hybrid method which mainly consists of three-dimensional finite difference method and stochastic Green's function. The theoretical calculation is about long-period ground motions which are based on fault while the statistical Green's function is for short-period ground motions. On this basis, through the calculation of ground motion field followed from active fault, to investigating the time-spatial processes of seismic response and evaluating the dynamic characteristics and laws of underground structures in ground motion field. This study would be for carried further for seismic analysis of underground structure near the fault in urbanized areas.

考虑震源-传播径路-场地的全过程抗震是随着对活动断层的认识而发展起来的研究理念，依据活动断层开展工程抗震研究更具有合理性和确切性。大部分城市所处的堆积盆地本身即由活动构造所形成，因此，城市地下结构通常受到其地下或周边潜在地震的直接威胁。目前，国家组织的关于城市地区的活动断层探测与精确定位研究已经取得很大进展，本课题拟将基于活动断层的地震动场模拟与地下结构的地震反应分析作为一个整体开展研究。首先研究建立包括典型中强度地震的发震断层在内的广域模型中耦合包括地下结构在内的详细土-结分析模型的综合地震分析模型，并建立基于断层的长周期地震动理论计算方法与短周期统计学格林函数法的复合宽频带地震动模拟方法，在此基础上，开展基于活动断层产生的地震动场计算，研究分析地下结构在三维地震动场中的时-空地震反应过程，把握地下结构的地震反应特征与规律。通过研究把基于断层的城市地下工程抗震研究推进一步。

本项目将基于活动断层的地震动场模拟与地下结构的地震反应分析作为一个整体开展研究。按照研究计划，开展了具有典型活动断层、典型场地和典型地下结构的综合地震评价模型的构建方法研究，提出了地震动场计算广域模型与结构地震反应分析详细模型的耦合模型构建方法；研究改良了建立基于活动断层的三维地震动的复合计算方法，可以评价活动断层破裂过程、地震波传播过程和场地效应；建立了在对工程有意义的频带范围内将三维地震动场输入地下结构分析模型的方法；开展了三维地震动场作用下地下结构的地震反应和行为分析；开展了典型地下结构在不同震源和场地条件下的地震反应结果比较。.实现了预期研究目标，取得了预期研究成果，主要研究进展如下：提出了考虑震源-传播径路-场地的全过程的地震反应分析方法体系，包括基于活动断层进行地下结构地震反应分析的理论与方法以及基于活动断层进行地下结构地震反应分析的综合模型与构建方法。研究提出了基于三维地震动场下的地下结构地震反应特征和规律。深入研究了两个关键的科学问题，（1）地下结构抗震分析时地震输入不明确的问题；（2）地下结构在三维地震场作用（地震）时反应行为过程不明确的问题。.依据活动断层开展工程抗震研究更具有合理性和确切性，通过本项目的研究，提出了考虑震源-传播径路-场地全过程的地震反应分析思路与理论方法，将地下工程抗震研究和应用推进了一步。