地裂缝场地地震放大效应研究—以西安地裂缝为例

地裂缝的场地地震放大效应一直以来是地裂缝研究很少涉及的薄弱环节，也是多年来存在争议未能解决的一个难题。本项目以西安地裂缝为主要研究对象和试验场地，重点从地裂缝场地在地震荷载下的动力响应以及地裂缝的存在对场地地震动参数的影响（地震放大效应）两个方面，通过野外实地调查、勘探测试、理论分析、数值分析和大型振动台物理模型试验来开展研究工作。在建立西安地裂缝典型剖面地质力学模型的基础上，揭示地裂缝场地地震动力响应特征及地裂缝影响规律；揭示地裂缝对场地地震动的频谱组成、谱型、放大效应等的影响并明确其可能的工程灾害效应。在此基础上提出地裂缝场地工程抗震设防和合理避让距离的防治措施建议。

地裂缝的场地地震放大效应一直以来是地裂缝研究很少涉及的环节，也是多年来存在争议未能解决的一个难题。本项目以西安地裂缝为主要研究对象和试验场地，通过数值分析和振动台模型试验来研究地裂缝场地地震放大效应的影响规律，经过三年的多学科综合研究，取得了如下重要成果：(1)通过对西安典型地貌地质剖面的资料的收集、分析，首次建立了西安地裂缝场地剖面结构概化模型；(2)确定了地裂缝上下盘土层结构、地裂缝破裂面倾角的变化范围及地裂缝两侧上下盘土层的相对错距，进而确定地裂缝场地剖面结构差异规律；(3)通过MATLAB软件编制了地震波数据处理和频谱分析所需的信号处理程序；(4) 通过对西安地裂缝场地一维地层剖面结构模型进行数值模拟分析，揭示了土层结构差异引起地表加速度响应差异；(5) 通过地裂缝带黄土的室内动三轴试验，建立了地裂缝带黄土的动力本构模型，并对地裂缝场地进行二维有限元分析计算，得到了地裂缝场地由于地裂缝的存在,使得场地地震具有放大效应，其影响宽度在裂缝带两侧各40m范围内不等；(6)通过振动台模型试验研究地裂缝场地在地震作用下的动力响应，得到了地裂缝场地振动台模型试验中对模型土体的动力边界的处理方法是可靠的，模型土体的加速度反应规律符合有限元法得到场地土体地震反应分析的结果，地裂缝对场地地震响应影响带宽度约为地裂缝两侧各40m范围内，上盘宽度略大于下盘。