西安市地裂缝地震效应的理论分析

THE THEORETICAL ANALYSIS ON THE SEISMIC EFFECT OF GROUND FISSURES IN XIAN

摘要:

本文采用有限元方法对西安市地裂缝的地震效应进行了分析,其目的在于探索强震时地裂缝对地面运动的影响。所用方法的理论基础是在双向地震动的作用下求解多质点体系的强迫振动方程组:
[M]{Ẍ}+[C]-Ẋ}+[K]{X}=[M]({A_x}Ẍ。(t)+{A_y}Ÿ。(t))。
式中[M]、[C]、[K]分别为体系的质量、阻尼、刚度矩阵,{ẍ}、{ẋ}、{x}分别为体系自由度的加速度、速度、位移向量,{A_x}、{A_y}为水平和垂直方向的自由度向量,Ẍ。(t)、Ÿ。(t)为水平及垂直方向上的基岩强震加速度时程向量。
分析时根据西安市地裂缝的具体情况,做了如下简化:
1.裂缝不作为发震构造,即强震时裂缝不是弹性波的发源地。强震是通过铰结支座输入进来的。
2.裂缝带在模型上是一向下尖灭的楔体,楔体顶面宽10米,楔体深20米,中间有一宽1米、深2米的裂口。整个模型的土质是层状的,各层土的主要参数在现场测定。裂缝带楔体的参数不易取得,按经验强度取周围原土的一半左右。
3.模型厚度为50米,输入地震为El Centro和文县强震记录,输入时将最大加速度值调整为150gal。
计算结果表明,西安裂缝带在强震时对地面运动没有显著的影响,如地裂缝带内外的各种反映强震运动特征的指标几乎都没有什么差异。因为地裂缝带从区域上看毕竟是个很小的地质单元体,这样小的规模尚不足以对强震地面运动产生显著的影响。
但是,地裂缝带在强震时的永久地形变却是值得注意的。从这一点上看,裂缝带内外地基失效程度必定有很大的差别,从而使裂缝上的震害加重。
可见,在强震时,除地裂缝带本身因地基失效使震害加重而外,裂缝基本不对强震地面运动规律产生影响。所以在进行防震规划时,不必在常规的设防带之外再加宽防震地带。

Abstract:

Since 1976 the ground fissures both in the city and suburbs of Xian have been strongly,developed and a lot of buildings located near by them damaged. For the last years these fissures Have brought to the attentions of many scientists and architectural departments,who have done much work and a number of papers dealing with the ground lissures have been publisted.