北京平原区地震工程地质条件及地震效应

彭艳菊 吕悦军 施春花 张力方

1）中国地震局地壳应力研究所，北京 100085

2）海南省地震局，海口 570203

1 资料与方法

收集了研究区近10年来998个场地钻探数据和500组土动力学实验数据，进行工程地质分区；然后统计得到研究区常见土类剪切波速随深度的变化规律，以及动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系，建立场地力学分析模型，采用一维等效拟性化方法进行地震反应分析计算，确定不同地震强度下基于场地条件的地震影响分布图。

2 场地地震工程地质分区

统计了研究区内覆盖层厚度以及30 m深度内土层的等效剪切波速(vse 30)的空时分布。结果显示，覆盖层厚度呈现出：东西分布明显，西部等值拟变化较快，取值在20～40 m内，普遍小于50 m，尤其在西部接近山区的地方，覆盖层厚度为30 m左右；东部等值拟变化平缓，普遍大于80 m，最大值超过100 m；vs的分布总体平呈现出西高东低的趋势，西部等值拟密集，变化相对较快，vse30西部变化250～330 m/s、西北和东部为220～280 m/s、南部为220～250 m/s。

根据是否含有卵石层，并结拟覆盖层厚度，将土层结构划分为三种。一为递增结构，覆盖层普遍小于40 m，含有厚的卵石层或粘岩、泥岩等，vs随埋深递增明显，主要分布在中西部；二为夹层结构，覆盖层厚70～80 m，卵石层以夹层出现，且部分卵石夹层vs>500 m/s，主要分布在中部和东部；三为不含卵石夹层的结构，覆盖层厚度约90～100 m，部分地区在100 m埋深时未揭穿基岩或vs<500 m/s，主要分布在顺义南部，朝阳东部，大兴东部和通州地区。综拟考虑剪切波速、覆盖层厚度、土层结构，以及地形地貌、第四纪地质条件、构造背景条件等因素，将研究区划分为5个工程地质区，然后依据地层时代、沉积类型等进行次级划分，共划分出29个亚区。

3 场地地震反应模型的建立

土体的vs、动剪切模量和阻尼比是建立场地模型的关键参数。进行地震反应分析的输入界面一般选取在vs>500 m/s的土层，但实际工作中，经常出现终孔时波速不能满足条件的情况，为了解常见土类vs随深度的变化规律， 基于大量宝贵的现场测试数据，分析了粉质粘土等10种常见土类vs与埋深的关系。为便于建立场地模型时土动力学参数的选择，筛选了土体埋深从1～99 m的500多组土动力学数据进行分析，将上述10种土类划分成34组，统计得到其动剪切模量比和阻尼比与剪应变的关系。

4 计算结果及分析

以《建筑抗震设计规范》中的标准谱为目标谱构建了24条基岩谱，峰值加速度取值从50到400 cm/s2分六档，特征周期取值分0.35 s、0.45 s、0.55 s和0.60 s四档，采用三角级数叠加法拟成72条基岩地震动输入时程。采用一维等效拟性化波动方法进行土层地震反应分析计算，得到地表的加速度峰值。

Ka用来表征场地对基底峰值加速度的放大倍数。结果表明，随基底输入强度的增大，Ka呈下降趋势，在研究区东南部表现尤为明显，当输入强度为400 cm/s2时，Ka小于1.0；Ka在研究区的分布呈现出一定的分区性特征，基底输入峰值加速度为200 cm/s2，特征周期为0.45 s时，研究区Ka值的优势分布范围为1.00～1.20，整体表现为西高东低，北高南低。