兴文M_S5.1地震震裂斜坡地震动响应特征_寇瑞斌.pdf
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1、第 卷 第期 年月大 地 测 量 与 地 球 动 力 学 ,收稿日期:项目来源:国家自然科学基金();国家重点研发计划()。第一作者简介:寇瑞斌,硕士生,主要研究方向为地质工程与地质灾害,:。通讯作者:王运生,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为地质工程与地质灾害,:。:文章编号:()兴文 地震震裂斜坡地震动响应特征寇瑞斌,王运生,胡东雨,唐涛,詹明斌,向超,吴昊宸,赵方彬,成都理工大学环境与土木工程学院,成都市东三路号,成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都市东三路号,摘要:通过对宜宾珙县震裂斜坡上的台地震动监测仪器记录到的 宜宾兴文 地震地震波传播数据进行滤波和基线校
2、正,分析时程曲线、傅里叶频谱和加速度反应谱。结果表明:)本次地震持时短、幅度小,和监测点波持时较监测点长;)傅里叶频谱显示,水平方向低频衰减、中高频放大、频带变宽,垂直方向变化不明显;)以监测点为参考,和监测点峰值加速度()放大系数为 ,阿里亚斯强度()放大系数在 和 向为 ,监测点 向可达 ;)对比分析芦山仁家村(非震裂斜坡)监测剖面,认为珙县震裂斜坡存在放大效应。关键词:震裂斜坡;峰值加速度;阿里亚斯强度;放大效应中图分类号:;文献标识码:汶川大地震以及近年来发生的多起强震使得许多山体受到扰动,形成大量震裂斜坡。研究表明,不同微地貌单元对地质灾害发育具有明显影响,凸出地形、条形山体、单薄山
3、脊、坡折部位、山嘴两侧地形放大效应显著,多有震害发生。部分学者设计振动台模型实验,研究微地貌放大效应以及地震动参数影响边坡的动力响应规律。对震裂斜坡力学形成机制的研究较多,取得了一系列成果 ,但对震裂斜坡地震动响应特征的研究较少,尤其缺乏实际监测数据。受 年长宁 级地震和 年珙县 级地震灾害的影响,珙县珙泉镇三江村鹰咀岩地裂缝发生变形,直接威胁当地居民生命财产安全。本研究在鹰咀岩安置台地震动监测仪器,分析震裂斜坡的地震动响应特征,以期对珙县防灾减灾提供参考。监测剖面概况四川盆地南缘构造变形较为简单,岩层倾角相对较小,但地应力复杂,主要有北西向和滇东黔西的挤压应力以及四川盆地的刚性基底阻力,为应
4、力积累提供条件,易发生地震,兴文 地震即是正常的高地应力释放过程。本次地震震源深度 ,震中位置为 、,珙县地震监测台站距离震中约 ,震中位置及断裂展布见图。鹰咀岩不稳定斜坡前缘以公路内侧基覆界面为界,两侧均以微地貌小山脊为界,纵向长约 ,宽约 ,厚约,体积约 万。斜坡坡向约 ,平均坡度约 。斜坡中下部公路内侧局部可见基岩出露,岩性为灰褐色砂岩,产状为 ,岩层与斜坡倾向大体一致,为顺层斜坡。受 长 宁 县 级 地 震 以 及 珙县 级地震影响,斜坡体上出现条地裂缝 和(图)。地裂缝 可分为段,段走向约 ,长约,宽 ,深 ;段走向约 ,长约,宽 ,深 。地裂缝 走向约 ,长约,宽 ,深 。根据变形
5、特征,斜坡中后部区域为强变形区,长约 ,宽约 。鹰咀岩地裂缝所处斜坡目前均处于欠稳定状态,若遇持续降雨、地震等不利工况条件,形成灾害的可能性较大。珙县鹰咀岩斜坡体上布置有个监测点(图),监测剖面见图。监测点高程 ,位于斜坡前缘村道旁基岩上,岩性为三叠系下统飞仙关第 卷第期寇瑞斌等:兴文 地震震裂斜坡地震动响应特征图震中位置及断裂展布 ()()为地裂缝 ,()()为地裂缝 图地震裂缝 图监测点位分布 组()砂岩,岩层近水平,产状 ,层厚 ,中风化至微风化。监测点接近谷底,且岩体较完整,可以忽略地形效应,作为斜坡中上部监测点的参考点。监测点位于震裂斜图鹰咀岩监测剖面 坡中部基岩上,高程 ,地形坡度
6、较缓,约 ,表层覆盖物为粘土夹碎石,粘土为塑性,厚约 。监测点位于震裂斜坡地裂缝附近基岩上,高程 ,地形坡度 ,表层覆盖物为粘土夹碎石,粘土为塑性,厚约 大 地 测 量 与 地 球 动 力 学 年月。和监测点表层有薄覆盖物,但传感器位于基岩上,可以忽略覆盖层影响,按照基岩场地进行分析。本研究使用 型结构与斜坡地震动响应监测仪,采样间隔为 。监测数据 时程曲线兴文 地震触发距离震中约 的鹰咀岩斜坡上的台地震动监测仪器,仪器记录到完整的地震波数据。使用 软件对数据进行基线校正和滤波处理,并分析时程曲线(图)。图地震动时程曲线 分析各监测点的地震动加速度时程曲线可知,本次地震持时短、幅度小,位于震裂
7、斜坡上部的和监测点 波持时较斜坡前缘监测点长,这是因为在限定范围内,地震波到时与持时随震中距的增加而增加,而高程增加相当于震中距增加。、和监测点的最大峰值加速度()分别为 、和 ,监测点三分量方向加速度小于和监测点,地裂缝附近监测点最大 大于和监测点,这是由高程放大效应和震裂斜坡地震波传播遇不连续介质(地裂缝)发生反射叠加所致。地震波传播时由于波与 波波速不同步,因此能在较短时间内记录双峰型时程曲线,地裂缝附近监测点相较于监测点 向加速度双峰特征更加明显,且第峰值大于第峰值,这是因为波速较快的 波遇震裂斜坡不连续介质(地裂缝)发生反射并与波速较慢的 波叠加,从而在较短时间内增 强 波能 量,提
8、 高 第 波 峰(峰 值 加 速度)大小。在、和 方向上,各点均有不同程度的响应,大体上为 向最大,向次之,向最小,表明本次地震动优势方向为 向。傅里叶频谱地震波信号呈现正弦曲线,将其作傅里叶变换得到傅里叶频谱图(图),可反映场地不同频率范围的地震波能量强弱。图地震动傅里叶频谱图 从图可以看出,震裂斜坡场地对地震波频率(表)变化起到明显作用,监测点主频率较小,、和方向上分别为 、和 ;监测点三分量上主频率分别为 、和 ;监测点三分量上 主 频 率 分 别 为 、和 。表明该震裂斜坡对向和 向分量低频具有过滤吸收作用,对中高频具有放大增强作用,表现为低频衰减、中高频放大、频带变宽,这在地裂缝附近
9、监测点更加显著;向变化不明显,可能与震中距和表层覆盖物有关,有待进一步研究。加速度反应谱加速度反应谱是指在相同阻尼条件下,地表质点系的最大响应与场地自振周期的关系,可理解为阻尼相同、周期不同的质点系在地震过程中的最大响应(位移、速度和加速度),反映了场地的地震动和共振特性,其本质是反映最大响应绝对值与自振周期的函数关系 。阻尼比指场地在受到地震力荷载作用下振动的衰减,本文分析加速度反应谱时,将阻尼比设置为、和(图)。从图可以看出,加速度幅值随着阻尼比增第 卷第期寇瑞斌等:兴文 地震震裂斜坡地震动响应特征图地震动加速度反应谱 大而减小,且下降明显,在 后逐渐减小趋近于。反应谱升降趋势不随阻尼比变
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