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2016年岩土专业辅导:场地的地震效应(1)

  温馨提示:2013年注册岩土工程师考试时间为9月7、8日。为了帮助学员有效备考,国和网校搜集整理了2013年岩土考试辅导资料,希望对考生的学习有所帮助。

 

  1 放大作用

  由基岩破裂或已有断层的错动产生的地震波由震源发出,以纵波与横波的形式向四方传递,传至建筑场地下的基岩后又经过土层向地面传递。地震波一经传人土层立即得到增加。哪怕地下深处不很强的震动,等传至地面后常成为相当强的震动。这就是放大效应。图25.4-1是1968年日本东松山地震时的实测结果。由图可以看出水平加速度愈接近地表则愈大。一般说土层愈厚放大作用也愈大,有时能较基岩放大2~3倍。图25.4-2表示场地放大作用使地表的地震反应谱值要高于基岩的反应谱。

 

  2 共振作用

  场地有自己的自振周期,称为场地的特征周期。覆盖层硬而薄时特征周期短,为0.1~0.2s,覆盖层松而厚时特征周期长,可达0.8~1.0s或更长。如果建筑物的自振周期与土的特征周期相近,两者就发生共振,使震害大为加重,图25.4-2中地表反应谱的第二个高峰就是因共振效应造成的,即周期为1.5 s左右的波因共振得到了极大的放大。

  墨西哥城1985年9月19日遭到的地震是共振效应的极好说明:地震波达到墨西哥市下的岩盘时其加速度只有0.04g,若按一般的覆盖层放大情况,即使达到0.2g,建筑物的破坏也不致太大,但不幸的是地震波、建筑物与黏土层三者恰好都具有相同的自振周期(T=2s),因而发生“共振”,使建筑物的水平加速度达到惊人的l~1.2g,造成500栋高层建筑的严重破坏或倒塌。

 

  3 破坏的进行性

  典型硬场地反应谱如图25.4-3中的曲线a。此场地上自振周期为A的建筑物受到很大的地震力后产生局部损伤,使其自振周期增大到B,此时地震力下降,损伤不再加重,系一次性破坏。反之,软场地的反应谱如图25.4-3中曲线b。若这种场地上的建筑物在受到对应于A点的地震力后产生局部破坏,其自振周期延长到B点,这时地震力反倒更大,使破坏进一步加重甚至倒塌,这种破坏属于进行性破坏。软地基的进行性破坏与一次性破坏相比显然更不利。

  

  【例题18】当地震波、建筑物、场地覆盖层的自振周期分别为T1、T2、T3,当三者处于( )关系时,地震对建筑物的破坏作用最大。

  A、 T1>T2>T3;

  B、T1=T2>T3;

  C、T1D、T1=T2=T3;

  答案:D

 

  【例题19】在一般情况下,覆盖层对地震波的作用下列叙述正确的是( )。

  A、 由于覆盖层的粘滞性质对地震波的吸能作用,地震波到达地面后其加速度值将减小;

  B、当场地、地震波的自振周期相近时,覆盖层对地震波的加速度具有放大作用,因此,覆盖层对地震波不具有吸能减小作用;

  C、覆盖层对地震波不具有吸能减小作用,也不具放大作用;

  D、一方面,覆盖层的粘滞性质对地震波的吸能作用使地震波加加速度幅值有减小的趋势;另一方面,当场地与地震波因共振而对地震波的加速度有放大作用;这两方面的因素的综合作用一般会使地面的加速度幅值有所放大;答案:D

 

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