水工建筑物抗震计算基础
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第3章 场地和地基

震害资料表明,建筑物的震害除与地震类型、结构类型有关外,还与其所在地区的工程地质条件(局部地质构造、地形和地貌、场地类别)密切相关。

局部地质构造中的断裂带是薄弱环节,浅源地震往往与断裂活动有关。发震断裂带附近地表在地震时可能产生新的错动,使建筑物遭受较大的破坏。

局部孤突地形(孤突山梁、孤立山丘、山嘴、高差较大的台地边缘)对震害也具有明显的影响。局部地形高差大于30~50m时,震害就开始出现明显的差异。1975年辽宁海城地震时,大石桥盘龙山测得的强余震加速度记录表明,山顶/山脚(上下两个测点高差58m)的最大加速度比值平均约为1.84。1994年云南昭通地震时,山顶突出的最大水平加速度为0.632g,鞍部为0.257g,大山根部为0.431g。美国帕柯依玛(Pacoima)拱坝(坝高113m)在1971年圣费尔南多地震时,安装在帕柯依玛拱坝上的强震加速度记录仪捕获的强震记录分析表明,地形影响可使地震动峰值增大约30%~50%;在1994年加利福尼亚北岭地震时,该坝坝基记录是0.43g,坝顶是1.28g,左坝肩是1.53g。

地形地貌对地震反应的影响总结如下:

(1)高突地形距离基准面的高度越大,高处的反应越大。

(2)高突地形顶面越开阔,远离边缘的中心部位的反应减小越明显。

(3)边坡越陡,其顶部的放大效应相应越大。

(4)在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大,也就是说,土质地形对震害的影响比岩质地形的影响更为明显。

另外,地下水位也对震害有不可忽视的影响。水边地的地下水位较高,土质也较松软,容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。宏观震害现象表明,水位越浅,震害越重。

除上述各种影响因素之外,建筑物的震害还与所在场地下卧土层的构成、覆盖层的厚度等密切相关,这就牵涉到场地类别问题。

不同的场地类别,建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。结构和施工条件基本相同的建筑物在同一次地震下,烈度差别有时会达到1~2度。例如:

1906年旧金山大地震,位于坚硬岩石、砂岩、岩石上薄土层、砂和冲积层、人工填土以及沼泽上的建筑震害差异很大。

1923年日本关东大地震,位于3种地基上房屋的震害:①河流三角洲、淹没盆地、填筑的咸水湖、泥质冲积层以及回填土;②沿岸沙丘、海滩、沙州、河漫滩以及洪积火山岩层;③坚硬的第三纪岩地层、致密的砾岩及岩石。结果发现位于第①类场地上的木结构房屋震害要比第③类严重好几倍。