動(dòng)剪切模量比對反應(yīng)譜影響的定量分析

蔣其峰，榮棉水，彭艷菊

中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085

?

動(dòng)剪切模量比對反應(yīng)譜影響的定量分析

蔣其峰，榮棉水，彭艷菊

中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085

動(dòng)剪切模量比的不確定性會(huì)對場地地震反應(yīng)計(jì)算的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，而目前對這種影響的研究多限于定性分析，筆者利用渤海海域典型場地對這一影響進(jìn)行定量分析。首先，建立了土層地震反應(yīng)計(jì)算模型；然后，在不改變影響土層地震反應(yīng)計(jì)算結(jié)果其他參量的前提下，賦予了原動(dòng)剪切模量比一系列偏差并求得了場地反應(yīng)譜的變化；最后，得到了反應(yīng)譜對動(dòng)剪切模量比的敏感度。結(jié)果表明：1)在動(dòng)剪切模量比曲線增大(或減小)后，在基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期附近，存在一個(gè)反應(yīng)譜相對于基準(zhǔn)反應(yīng)譜由增大轉(zhuǎn)變?yōu)闇p小(或由減小轉(zhuǎn)變?yōu)樵龃?的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。2)在概率水準(zhǔn)2和3下：反應(yīng)譜平臺(tái)段對動(dòng)剪切模量比的敏感度最高，其值基本上分布在1.0～3.0；反應(yīng)譜下降段的敏感度絕對值隨著周期的增大先迅速增大后逐漸趨于0，最大值達(dá)1.0以上；反應(yīng)譜上升段的敏感度分布平穩(wěn)，其值多分布在1.0～2.0。

敏感度分析；動(dòng)剪切模量比；不確定性；反應(yīng)譜;渤海海域

0 引言

在場地地震反應(yīng)分析中，包括動(dòng)剪切模量比和阻尼比在內(nèi)的土動(dòng)力學(xué)參數(shù)對土層地震反應(yīng)計(jì)算結(jié)果有重要的影響[1]。呂悅軍等[2]曾對渤海海底常見土類動(dòng)剪切模量比和阻尼比進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并得到各類土的動(dòng)剪切模量比和阻尼比隨剪應(yīng)變變化的曲線。榮棉水等[3-5]曾針對渤海海域軟表層土動(dòng)剪切模量比和阻尼比展開專門研究，給出了其統(tǒng)計(jì)均值曲線并研究了渤海海域厚軟表層對設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)確定的影響，在此基礎(chǔ)上提出了適用于海域軟弱場地的非線性土層地震反應(yīng)分析方法。土動(dòng)力學(xué)參數(shù)值的取值具有較大的不確定性。孫銳等[6]曾利用中國42個(gè)城市和地區(qū)的588組土樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析了常規(guī)土類動(dòng)剪切模量比等參數(shù)取值的不確定性，給出了動(dòng)剪切模量比曲線的變異系數(shù)，并指出對動(dòng)力學(xué)參數(shù)不確定性的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。曾有學(xué)者對動(dòng)力學(xué)參數(shù)不確定性的影響進(jìn)行了定性的研究。朱國祥[7]對若干土類的動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。劉紅帥等[8]定性地研究了單層均質(zhì)土動(dòng)剪切模量比變化對土層地表反應(yīng)譜的影響，得到了一些有價(jià)值的結(jié)論。陳國興等[9]定性地研究了土動(dòng)力學(xué)參數(shù)變異性對深軟場地地表峰值加速度和反應(yīng)譜的影響。陳紅娟等[10]定性地分析了黏土動(dòng)剪切模量比的不確定性對反應(yīng)譜的影響。孫銳等[11]曾研究了動(dòng)剪切模量比和剪切波速對地震動(dòng)的影響，并以對地表加速度反應(yīng)譜的影響為標(biāo)準(zhǔn)定量分析了動(dòng)剪切模量比變化與剪切波速變化的對等關(guān)系，并建立了等價(jià)關(guān)系式。總之，目前對動(dòng)剪切模量比不確定性影響的研究很多，但多是定性的，而且針對海域場地的研究很少。渤海有豐富的油氣資源[12-14]，包括海洋平臺(tái)在內(nèi)的海洋工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多。筆者利用地震安全評價(jià)工作中積累的眾多渤海海域場地模型，對動(dòng)剪切模量比對反應(yīng)譜的影響進(jìn)行定量計(jì)算，并從中選取計(jì)算結(jié)果較典型的3個(gè)場地進(jìn)行對照分析，以期對渤海海域場地地震反應(yīng)分析工作的開展起到一定的作用。

1 分析方法

1.1 場地地震反應(yīng)分析方法

場地地震反應(yīng)分析采用一維等效線性法。等效線性法是將非線性土層地震反應(yīng)問題簡化為線性土層地震反應(yīng)問題的一種方法。其基本思想是：在真實(shí)地震波穿過土層時(shí)，土體承受不規(guī)則的循環(huán)載荷，在應(yīng)力應(yīng)變平面上非線性土層地震反應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)復(fù)雜的回線圖形[15]。作為一種簡化，使用一條等效的穩(wěn)態(tài)回線近似地表示所有回線的平均關(guān)系，這種簡化的方法就是等效線性法。相應(yīng)的程序有LSSRLI、DENSOR、SHAKE91等，筆者使用中國地震局推薦的標(biāo)準(zhǔn)程序LSSRLI，該程序已被廣泛地應(yīng)用到我國地震安全性評價(jià)工作中。

1.2 敏感性分析方法

(1)

式中：S(xi)為敏感度函數(shù)；ΔP為系統(tǒng)特性P的相對偏差；Δxi為因素xi的相對偏差。

在土層地震反應(yīng)分析中，場地的加速度反應(yīng)譜有眾多的影響因素，包括地震動(dòng)輸入情況、土層厚度、剪切波速、動(dòng)剪切模量比、阻尼比等，本文只探討反應(yīng)譜對動(dòng)剪切模量比的敏感度。首先，以實(shí)測動(dòng)剪切模量比曲線的擬合值作為基準(zhǔn)輸入，以此輸入下計(jì)算出的地表反應(yīng)譜作為基準(zhǔn)反應(yīng)譜；然后，賦予動(dòng)剪切模量比一個(gè)相對偏差，求得此時(shí)反應(yīng)譜相對基準(zhǔn)反應(yīng)譜的相對偏差；最后，兩者相除便可求出反應(yīng)譜對動(dòng)剪切模量比的敏感度。

2 數(shù)值實(shí)驗(yàn)方案

為了研究反應(yīng)譜對動(dòng)剪切模量比的敏感度，需要在控制其他量不變的條件下，對土層的動(dòng)剪切模量比作出不同程度的改變。在土層地震反應(yīng)分析中，動(dòng)剪切模量比不是單獨(dú)的一個(gè)值，而是一條隨剪應(yīng)變變化的曲線(G/Gmax-γ曲線)，經(jīng)驗(yàn)公式為

(2)

式中：G/Gmax為動(dòng)剪切模量比；γ為剪應(yīng)變；γr為參考應(yīng)變。

1.1 對象 選擇NICU在2009年7月1日—12月31日和2010年7月1日—12月31日進(jìn)行機(jī)械通氣的新生兒。采用回顧性分析，將2009年的105例患兒作為對照組，男64例，女41例;2010年的167例患兒作為觀察組，男103例，女64例。剔除標(biāo)準(zhǔn):①入院時(shí)日齡已超過28 d，②入院時(shí)即為肺炎、肺不張、感染、臨床敗血癥及已知痰培養(yǎng)有陽性菌者。兩組患兒原發(fā)病情況比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

為定量描述動(dòng)剪切模量比曲線的變動(dòng)幅度，筆者以剪應(yīng)變?yōu)?0-3處的動(dòng)剪切模量比的變動(dòng)幅度代表整條曲線的變動(dòng)幅度。這樣選擇是因?yàn)橐骖櫱€形狀的控制與曲線變化的幅度。在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中，首先對各場地建立場地模型，每個(gè)場地模型中每層土依次按相對偏差±1%、±3%、±5%、…、±21%計(jì)算出新的動(dòng)剪切模量比；隨后用等效線性法計(jì)算基準(zhǔn)反應(yīng)譜及動(dòng)剪切模量比變化后的反應(yīng)譜；最后得到場地的反應(yīng)譜對動(dòng)剪切模量比的敏感度。為表述方便，把通過增大動(dòng)剪切模量比而得到反應(yīng)譜敏感度的方案記為方案1；把通過減小動(dòng)剪切模量比而得到反應(yīng)譜敏感度的方案記為方案2；把小震、中震、大震3種概率水準(zhǔn)依次記為概率水準(zhǔn)1、概率水準(zhǔn)2、概率水準(zhǔn)3。

2.1 輸入地震動(dòng)時(shí)程

輸入地震動(dòng)峰值分別按50 a超越概率63%、10%、2%選取，依次對應(yīng)小震、中震、大震。根據(jù)本文使用的典型鉆孔所在位置的地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果，3種概率水準(zhǔn)對應(yīng)的峰值加速度分別取為39、185、353 Gal。其時(shí)程見圖1。

2.2 場地模型

筆者選取3個(gè)計(jì)算結(jié)果較典型的場地做重點(diǎn)分析。這3個(gè)場地分別分布于遼東灣海域、渤中海域和岐口附近海域，場地分層情況見表1--表3。與渤海的大多數(shù)場地一樣，3個(gè)場地都屬于二類場地。

2.3 動(dòng)剪切模量比曲線模擬

圖1 輸入加速度時(shí)程Fig.1 Inputted acceleration time history

序號(hào)土層層厚/m密度/(g/cm3)波速/(m/s)1松散的粉砂質(zhì)細(xì)砂3．82．10132．12非常軟的砂質(zhì)黏土2．01．94155．03非常軟軟的粉質(zhì)黏土5．21．94185．64非常軟軟的粉質(zhì)黏土5．11．95206．25中密的粉質(zhì)細(xì)砂3．72．07222．16硬的粉質(zhì)黏土4．62．06271．77堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土2．82．10258．88密實(shí)的砂質(zhì)粉土4．02．10259．09非常密實(shí)的粉質(zhì)細(xì)砂6．92．07275．010堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土5．12．04314．211非常密實(shí)的細(xì)砂6．02．07325．612非常密實(shí)的細(xì)砂5．92．07339．913堅(jiān)硬非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土5．01．98317．314堅(jiān)硬非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土5．22．05336．215非常密實(shí)的砂質(zhì)粉土3．81．99357．316非常密實(shí)的粘質(zhì)粉土5．01．99365．017非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土6．21．98328．618非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土6．12．04404．619非常密實(shí)的粉質(zhì)細(xì)砂4．42．05392．020密實(shí)的砂質(zhì)粉土和非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土互層6．22．02358．221非常密實(shí)的粉質(zhì)細(xì)砂3．12．12398．522非常堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土9．92．18517．2

(3)

表2 場地2土層模型

對該值賦予一個(gè)相對偏差δ，得到新的值(G/Gmax)’；再將γ=10-3和(G/Gmax)’代入式(2)求出新的參數(shù)值γ’r，即得到了賦予相對偏差后的G/Gmax-γ曲線(圖2)。其中，圖2a是對某條動(dòng)模量比曲線增大1%至21%后的結(jié)果，圖2b是對該條動(dòng)模量比曲線減小1%至21%后的結(jié)果。

表3 場地3土層模型

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)首先計(jì)算得到了3個(gè)場地在2種方案中3種概率水準(zhǔn)下的反應(yīng)譜曲線，然后進(jìn)一步計(jì)算得到了各反應(yīng)譜相對基準(zhǔn)反應(yīng)譜的相對偏差曲線，見圖3--圖8。

±1% --±21%分別表示在應(yīng)變?yōu)?0-3處的動(dòng)剪切模量比增大或減小1%～21%。下同。圖2 生成的場地1中某層土的動(dòng)剪切模量比曲線Fig.2 Generated dynamic shear modulus ratio curves of a layer in site 1

圖3 場地1在方案1中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.3 Relative deviation curves of response spectra of site 1 in plan 1

圖4 場地1在方案2中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.4 Relative deviation curves of response spectra of site 1 in plan 2

圖5 場地2在方案1中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.5 Relative deviation curves of response spectra of site 2 in plan 1

圖6 場地2在方案2中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.6 Relative deviation curves of response spectra of site 2 in plan 2

圖7 場地3在方案1中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.7 Relative deviation curves of response spectra of site 3 in plan 1

圖8 場地3在方案2中算得的反應(yīng)譜相對偏差曲線Fig.8 Relative deviation curves of response spectra of site 3 in plan 2

圖9 場地1在方案1中反應(yīng)譜敏感度曲線Fig.9 Sensitivity curves of response spectra of site 1 in plan 1

圖10 場地1在方案2中反應(yīng)譜敏感度曲線Fig.10 Sensitivity curves of response spectra of site 1 in plan 2

通過圖3與圖4、圖5與圖6、圖7與圖8的對比，可以看出動(dòng)剪切模量比的放大與減小對反應(yīng)譜的影響是不對稱的。當(dāng)動(dòng)剪切模量比曲線增大或減小1%～21%后，不同周期處的反應(yīng)譜值呈現(xiàn)不同程度的增大或減小，各條反應(yīng)譜相對偏差曲線呈現(xiàn)“層疊”式分布。3個(gè)場地基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期見表4。特征周期的計(jì)算公式[17]為

(4)

式中：Tg為反應(yīng)譜特征周期；vmax為峰值速度；amax為峰值加速度。在基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期附近，各條反應(yīng)譜相對偏差曲線的變化呈現(xiàn)統(tǒng)一的規(guī)律，即存在一個(gè)零點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)即各反應(yīng)譜相對基準(zhǔn)反應(yīng)譜增大和減小的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。通過零點(diǎn)左右反應(yīng)譜相對偏差的正負(fù)可以推出：當(dāng)動(dòng)剪切模量比增大時(shí)，相對于基準(zhǔn)反應(yīng)譜，零點(diǎn)左側(cè)的反應(yīng)譜增大，右側(cè)的減?。划?dāng)動(dòng)剪切模量比減小時(shí)，規(guī)律則相反。

表4 基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期

圖11 3個(gè)場地在兩種方案下反應(yīng)譜的敏感度均值曲線Fig.11 Response spectra’s mean sensitivity curves of three sites in two plans

在求得反應(yīng)譜相對偏差曲線之后，筆者計(jì)算得到了各條反應(yīng)譜的敏感度曲線。鑒于篇幅的限制，文中只給出了場地1的曲線，如圖9和圖10所示?？梢钥闯?，在同一個(gè)方案同一種概率水準(zhǔn)下，不同動(dòng)剪切模量比對應(yīng)的敏感度曲線相差不大，故筆者進(jìn)一步對這些曲線求取了均值，繪成敏感度均值曲線。2個(gè)方案中3個(gè)場地的敏感度均值曲線見圖11。

由圖11可以得出，對同一個(gè)場地、不同概率水準(zhǔn)的地震動(dòng)輸入下，反應(yīng)譜的敏感度曲線相差很大。但總體上說，反應(yīng)譜敏感度均值曲線的變化有一定的規(guī)律。首先，在基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期附近，反應(yīng)譜的敏感度均值曲線存在一個(gè)零點(diǎn)。根據(jù)公式(1)，可以推知這一零點(diǎn)是反應(yīng)譜相對基準(zhǔn)反應(yīng)譜增大與減小的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。其次，就曲線波形而言，在較小周期時(shí)(0.01～0.10 s，對應(yīng)規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜上升段)，曲線較平穩(wěn)；在較大周期時(shí)(0.10 s～零點(diǎn)，對應(yīng)規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜平臺(tái)段)，曲線先升高后降低，且波動(dòng)較大；在長周期時(shí)(零點(diǎn)～10.00 s，對應(yīng)規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜下降段)，曲線先降低后升高，慢慢趨近于0。最后，就敏感度的取值而言：位于零點(diǎn)左側(cè)的反應(yīng)譜平臺(tái)段的敏感度最高，在概率水準(zhǔn)2和3下，其值基本上分布在1.0～3.0，個(gè)別達(dá)到3.0以上；反應(yīng)譜下降段的敏感度絕對值次之，在靠近零點(diǎn)的位置敏感度的絕對值達(dá)到最大，在概率水準(zhǔn)2和3下，其值達(dá)到1.0以上，然后隨著周期值的增大敏感度絕對值減??；反應(yīng)譜上升段的敏感度的分布平穩(wěn)，在概率水準(zhǔn)2和3下，其值多分布在1.0～2.0。

4 結(jié)論

本文引入統(tǒng)計(jì)分析中參數(shù)敏感度的概念，對土層地震反應(yīng)分析中土體動(dòng)剪切模量的影響進(jìn)行了定量分析。通過渤海海域典型場地的眾多數(shù)值實(shí)驗(yàn)和分析，得出結(jié)論如下：

1)動(dòng)剪切模量比的增大與減小對反應(yīng)譜的影響是不對稱的。

2)在動(dòng)剪切模量比曲線增大(減小)后，在基準(zhǔn)反應(yīng)譜的特征周期附近，存在一個(gè)反應(yīng)譜相對于基準(zhǔn)反應(yīng)譜由增大轉(zhuǎn)變?yōu)闇p小(由減小轉(zhuǎn)變?yōu)樵龃?的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。

3)反應(yīng)譜的敏感度與輸入地震動(dòng)大小有關(guān)，反應(yīng)譜平臺(tái)段對動(dòng)剪切模量比的敏感度最高。在概率水準(zhǔn)2和3下，其值基本上分布在1.0～3.0。

4)反應(yīng)譜下降段的敏感度絕對值隨著周期的增大先迅速增大，在轉(zhuǎn)變點(diǎn)右側(cè)附近達(dá)到最大值，概率水準(zhǔn)2和3下其值達(dá)1.0以上，然后緩慢減小，最終趨于0。

5)反應(yīng)譜上升段的敏感度分布平穩(wěn)，在概率水準(zhǔn)2和3下，其值多分布在1.0～2.0。

以上結(jié)論對渤海海域的場地有適用性，對其他地區(qū)的場地有待進(jìn)一步證明。

[1] 蘭景巖, 劉紅帥, 呂悅軍, 等. 表層土剪切波速的不確定性對地表設(shè)計(jì)譜平臺(tái)值的影響[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào): 地球科學(xué)版, 2012, 42(3): 772-778. Lan Jingyan, Liu Hongshuai, Lü Yuejun, et al. Effects of Uncertainties of Shear Wave Velocity of Soil Surface Layer on Platform Value of Surface Design Response Spectra[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2012, 42(3):772-778.

[2] 呂悅軍, 唐榮余, 沙海軍. 渤海海底土類動(dòng)剪切模量比和阻尼比試驗(yàn)研究[J]. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào), 2003, 23(2): 35-42. Lü Yuejun, Tang Rongyu, Sha Haijun. Experimental Study on Dynamic Shear Modulus Ratio and Damping Ratio of the Soils of Bohai Seafloor[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2003,23(2):35-42.

[3] 榮棉水，李紅光,李小軍,等. Davidenkov模型對海域軟土的適用性研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2013, 35(增刊2): 596-600. Rong Mianshui,Li Hongguang, Li Xiaojun,et al. Applicability of Davidenkov Model for Soft Soils in Sea Areas[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(Sup.2): 596-600.

[4] 榮棉水,李小軍,盧滔,等. 對含厚軟表層海域工程場地設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的一點(diǎn)建議[J]. 地震學(xué)報(bào)，2013，35(2)：262-271. Rong Mianshui, Li Xiaojun, Lu Tao, et al. Suggestion on Determination of Design Ground Motion Parameters for Offshore Engineering Sites with Deep Soft Suface Layers[J]. Acta Seismologica Sinica，2013，35(2)：262-271.

[5] 榮棉水,盧滔,李小軍,等. 一種基于動(dòng)態(tài)骨架曲線的土層時(shí)域積分方法及其驗(yàn)證[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 21(1):78-89. Rong Mianshui, Lu Tao, Li Xiaojun et al. A Direct Time-Domain Integral Method Based on Dynamic Skeleton Curve Constitutive Model and Its Verification[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2013, 21(1):78-89.

[6] 孫銳, 陳紅娟, 袁曉銘. 土的非線性動(dòng)剪切模量比和阻尼比不確定性分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2010, 32(8): 1228-1235. Sun Rui, Chen Hongjuan, Yuan Xiaoming. Un-certainty of Non-Linear Dynamic Shear Modular Ratio and Damping Ratio of Soils[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 32(8): 1228-1235.

[7] 朱國祥. 土層地震反應(yīng)分析中不同參數(shù)的敏感性分析[J]. 工程抗震, 2004, 100(3): 27-32. Zhu Guoxiang. Sensitivity of Different Parameters Applied in Seismic Analysis of Multi-Layer Soil Models[J]. Earthquake Resistant Engineering, 2004, 100(3): 27-32.

[8] 劉紅帥, 薄景山, 吳兆營, 等. 土體參數(shù)對地表加速度峰值和反應(yīng)譜的影響[J]. 地震研究, 2005, 28(2): 167-171. Liu Hongshuai, Bo Jingshan, Wu Zhaoying, et al. Effects of Soil Parameters on Ground Surface Acceleration Peak and Response Spectra[J]. Journal of Seismological Research, 2005, 28(2): 167-171.

[9] 陳國興, 劉雪珠, 王炳輝. 土動(dòng)力參數(shù)變異性對深軟場地地表地震動(dòng)參數(shù)的影響[J]. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào), 2007, 27(1): 1-10. Chen Guoxing, Liu Xuezhu, Wang Binghui. Effect of Variability of Soil Dynamic Parameters on Ground Motion Parameters for Deep Soft Sites[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2007, 27(1): 1-10.

[10] 陳紅娟, 孫銳, 袁曉銘, 等. 不同概率水準(zhǔn)下黏土動(dòng)剪切模量比對地震動(dòng)的影響[C]//第八屆全國地震工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集：Ⅰ. 重慶：重慶大學(xué), 2010：114-116. Chen Hongjuan, Sun Rui, Yuan Xiaoming, et al. Effects of Clay’s Dynamic Shear Modulus Ratio on Ground Motion Under Different Probability Level[C]//8th National Earthquake Engineering Conference Proceedings：I. Chongqing :Chongqing University, 2010：114-116.

[11] 孫銳, 袁曉銘, 劉曉鍵. 動(dòng)剪切模量比與剪切波速對地震動(dòng)影響及等量關(guān)系研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2009，31(8): 1267-1274. Sun Rui, Yuan Xiaoming, Liu Xiaojian. Effects of Dynamic Shear Modulus Ratio and Velocity on Surface Ground Motion and Their Equivalent Relations[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009，31(8): 1267-1274.

[12] 王蛟, 姜在興, 陳世悅. 渤海灣盆地車鎮(zhèn)凹陷古近系層序地層與隱蔽油氣藏[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào): 地球科學(xué)版, 2005, 35(2): 163-169. Wang Jiao, Jiang Zaixing, Chen Shiyue. Sequence Stratigraphy and Subtle Hydrocarbon Reservoir of Paleogene in Chezhen Sag, Bohai Bay Basin[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2005, 35(2): 163-169.

[13] 張莉, 朱筱敏, 鐘大康, 等. 惠民凹陷古近系砂巖儲(chǔ)層物性控制因素評價(jià)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào) ：地球科學(xué)版, 2007, 37(1):105-111. Zhang Li, Zhu Xiaomin, Zhong Dakang, et al. Evaluation on Controlling Factors of Paleogene Sandstone Reservoir in Huimin Sag[J]. Journal of Jilin University：Earth Science Edition, 2007, 37(1):105-111.

[14] 黃傳炎, 王華, 吳永平, 等. 歧口凹陷第三系層序格架下的油氣藏富集規(guī)律[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào): 地球科學(xué)版, 2010，40 (5): 986-995. Huang Chuanyan, Wang Hua, Wu Yongping, et al. Analysis of the Hydrocarbon Enrichment Regularity in the Sequence Stratigraphic Framework of Tertiary in Qikou Sag[J]. Journal of Jilin University：Earth Science Edition, 2010 ，40(5): 986-995.

[15] 廖振鵬,李小軍.地表土層地震反應(yīng)的等效線性化解法[M]//地震小區(qū)劃: 理論與實(shí)踐.北京: 地震出版社, 1989: 141-151. Liao Zhenpeng, Li Xiaojun. Equivalent Linear Method for Solving Surface Soil Seismic Response Problem[M]//Seismic Microzonation: Theory and Practice.Beijing: Seismological Press, 1989: 141-151.

[16] 章光, 朱維申. 參數(shù)敏感性分析與試驗(yàn)方案優(yōu)化[J]. 巖土力學(xué), 1993, 14(1): 51-57. Zhang Guang, Zhu Weishen. Parameter Sensitivity Analysis and Optimizing for Test Programs[J]. Rock and Soil Mechanics, 1993, 14(1): 51-57.

[17] 廖振鵬,李大華.設(shè)計(jì)地震反應(yīng)譜的雙參數(shù)標(biāo)定模型[M]//地震小區(qū)劃: 理論與實(shí)踐.北京：地震出版社, 1989: 196-206. Liao Zhenpeng, Li Dahua. Two-Parameter Calibration Model for Seismic Response Spectrum[M]//Seismic Microzonation: Theory and Practice.Beijing: Seismological Press, 1989: 196-206.

Quantitative Analysis of Dynamic Shear Modulus Ratio’s Effect on Response Spectra

Jiang Qifeng, Rong Mianshui, Peng Yanju

TheInstituteofCrustalDynamics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100085,China

The uncertainty of dynamic shear modulus ratio has a large impact on the site seismic response analysis results. Most studies on the influence are qualitative at present. The authors try to quantitatively study the influence on the engeering sites in Bohai Sea. Firstly, The authors builted the site seismic response calculation models；secondly, by adding a series of deviations to the original dynamic shear modulus ratio with maintaining other parameters unchanged, the anthors calculated the change of response spectra, and then got the sensitivity values of response spectra on the dynamic shear modulus ratio. According to the research, the conclusion is drown as below: 1)With the dynamic shear modulus ratio curves going up and down, a turning point appears near the characteristic period of the datum response spectrum; 2)Under probability level 2 and 3, the platform segments of the response spectra show the highest sensitivity values which are basically between 1.0 and 3.0. The absolute sensitivity values on the decending segment are mostly larger than 1.0, and increase quickly at first; and then decrease slowly to zero with the increase of period; but relatively stable between 1.0 to 2.0 on the ascending egment with the increase of period.

sensitivity analysis; dynamic shear modulus ratio; uncertainty; response spectrum;Bohai Sea

10.13278/j.cnki.jjuese.201503202.

2014-09-05

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208474)；中央公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(ZDJ2014-07)

蔣其峰(1989--)，男，碩士，主要從事場地地震反應(yīng)方面的研究，E-mail:hdjqf@163.com

榮棉水(1982--)，男，副研究員，主要從事場地地震反應(yīng)和工程地震等方面的研究，E-mail:waltrong@126.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201503202

P315.9

A

蔣其峰，榮棉水，彭艷菊.動(dòng)剪切模量比對反應(yīng)譜影響的定量分析.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(3):876-885.

Jiang Qifeng, Rong Mianshui, Peng Yanju.Quantitative Analysis of Dynamic Shear Modulus Ratio’s Effect on Response Spectra.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(3):876-885.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201503202.