溫衛(wèi)平，陳樹培，白克生，翟長海

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程災(zāi)變與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150090；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程智能防災(zāi)減災(zāi)工業(yè)與信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150090）

引言

過往震害調(diào)查表明，山谷、河谷和盆地等特殊場地，以及軟弱土層的存在對(duì)地震反應(yīng)有至關(guān)重要的影響。其中沉積盆地的地震放大效應(yīng)得到地震工程界越來越多的重視［1-4］。主要由第四系沉積物構(gòu)成的盆地深厚沉積層對(duì)地震動(dòng)有明顯的放大作用。此外，由于形成年代與沉積方式的差異，沉積層的構(gòu)造表現(xiàn)出明顯的不均勻性，軟弱土層的存在也較為普遍［5］。過往研究表明，地震動(dòng)時(shí)頻特征對(duì)到上部建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有著顯著影響［6，7］，而軟弱土層的存在將顯著改變地面運(yùn)動(dòng)的時(shí)頻分布特征［8］。因此，研究軟弱土層對(duì)沉積盆地地震反應(yīng)的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有著重要意義。為綜合評(píng)估軟弱夾層對(duì)沉積盆地地震反應(yīng)的影響，為后續(xù)研究和規(guī)范制定提供參考，文中借助ABAQUS有限元計(jì)算平臺(tái)，采用可考慮場地土滯回阻尼特性的非線性本構(gòu)模型，開展含軟弱土層的沉積盆地地震反應(yīng)分析。

1 數(shù)值模擬方法

1.1 有限元模型

地震下場地條件對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的影響已經(jīng)廣泛得到研究人員的重視，而沉積盆地這種特殊場地對(duì)地震動(dòng)的放大作用也越來越引起地震工程人員的注意。對(duì)于平整一維場地，已有較多關(guān)于軟弱土層的研究開展，沉積盆地中同樣常有軟弱表層土和軟弱夾層土的存在，但已有研究通常并未考慮該種情況，因此，亟待開展考慮軟弱土層的沉積盆地地震反應(yīng)分析。

文中采用理想化的二維梯形盆地模型，梯形盆地表面寬2 000 m，深度h=120 m，傾角為45°，取盆地與左右兩側(cè)邊界的距離取為1 500 m，模型整體深度H=700 m。為降低模型邊界處產(chǎn)生的地震反射波，采用無限元方法設(shè)置人工邊界，該方法應(yīng)用簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可有效地吸收抵達(dá)邊界的地震波以免產(chǎn)生干擾計(jì)算結(jié)果的反射［9］。計(jì)算完成后，選取盆地表面共103個(gè)節(jié)點(diǎn)的水平分量速度時(shí)程（文中所有結(jié)果速度和加速度均取水平分量）作為觀測結(jié)果進(jìn)行分析研究，觀測點(diǎn)分布情況示意及網(wǎng)格劃分如圖1所示。其中盆地左右兩側(cè)各選取2個(gè)節(jié)點(diǎn)（含盆地表面與基巖交界點(diǎn)），間距40 m；從盆地邊緣向中心共選取99個(gè)節(jié)點(diǎn)，間距20 m，觀測點(diǎn)從左向右編號(hào)為1-103，盆地表面與基巖交界處觀測點(diǎn)編號(hào)為2和102，盆地中心處的編號(hào)為52。由于篇幅限制，圖1并未列出所有觀測點(diǎn)的位置，僅列舉了盆地左側(cè)部分觀測點(diǎn)，如觀測點(diǎn)1、2、8等觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)具體分布見圖1。

圖1 觀測點(diǎn)分布（單位：m）Fig.1 Observation points distribution（Unit：m）

1.2 材料本構(gòu)模型

文中針對(duì)含有軟弱土層的沉積盆地展開地震反應(yīng)分析，對(duì)比不含軟弱土層與含有軟弱土層的沉積盆地地震反應(yīng)異同。對(duì)于不含軟弱土層的沉積盆地，考慮實(shí)際沉積盆地中埋深較大處沉積物的密度和模量都很大，一般在地震作用下不會(huì)進(jìn)入非線性，將盆地內(nèi)沉積物分為上下兩層，從上到下分別為黏土和弱風(fēng)化巖石，每層厚度均為60 m，下層弱風(fēng)化巖石使用線彈性本構(gòu)模型進(jìn)行模擬，上層黏土采用擴(kuò)展的Drucker-Prager模型［10］。Drucker-Prager 模型物理概念簡單，應(yīng)用方便，可較好的表征地震荷載作用下的土體非線性變形行為［11］，因此被廣泛運(yùn)用于地震工程與土動(dòng)力學(xué)的研究中。對(duì)于含軟弱土層的盆地，針對(duì)具體工況，將相應(yīng)位置處的土層替換為軟弱土層的材料參數(shù)，同樣采用拓展的Drucker-Prager模型模擬，軟弱土層的埋深，厚度等信息將于后文中1.4節(jié)詳細(xì)說明。

圖2給出了不含軟弱土層的沉積盆地?cái)?shù)值網(wǎng)格，由于模型尺寸限制，為清晰表現(xiàn)出模型中各土層的相對(duì)位置，此處僅給出模型的左半部分網(wǎng)格。如圖2 所示，數(shù)值模型可分為沉積盆地外側(cè)的微風(fēng)化基巖、盆地上層黏土、盆地底層弱風(fēng)化巖石與數(shù)值模型最外側(cè)的人工邊界（無限元）區(qū)域。其中，無限元區(qū)域采用與微風(fēng)化基巖一致的材料模型。綜上所述，文中共使用了4 種介質(zhì)材料，即盆地外圍未風(fēng)化基巖、盆地底層弱風(fēng)化巖石、盆地表層黏土與軟弱土（軟弱土層埋深均位于表層黏土內(nèi)，未標(biāo)注于圖2中）。外圍基巖與弱風(fēng)化巖石均采用線彈性本構(gòu)模型進(jìn)行模擬，黏土與軟弱土采用擴(kuò)展的Drucker-Prager 模型，各材料模擬參數(shù)參考《工程地質(zhì)手冊》中關(guān)于巖土體的物理參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取值，見表1［12］。表中，ρ為密度，E、ν分別為彈性模量和泊松比，Vs為剪切波速，β為與摩擦角φ有關(guān)的參數(shù)，為土體單軸抗壓強(qiáng)度，ξ為材料阻尼比。

圖2 數(shù)值模型網(wǎng)格Fig.2 Numerical model mesh

表1 數(shù)值模型物理參數(shù)［12］Table 1 Physical parameters of numerical model［12］

1.3 人工邊界與地震動(dòng)輸入

為避免動(dòng)力計(jì)算中的靜—?jiǎng)恿吔甾D(zhuǎn)換的問題，文中采用ABAQUS 中的無限元邊界。在ABAQUS 中，無限元可以與有限元實(shí)現(xiàn)無縫連接，使用時(shí)先按普通單元在CAE 界面進(jìn)行操作定義無限元區(qū)域的材料屬性，然后修改INP文件中對(duì)應(yīng)單元的單元信息即可生成無限元。

模型輸入地震動(dòng)采用垂直入射水平方向的Kobe波，見圖3。使用時(shí)，截取包含重要持時(shí)（5%～95%Arias烈度）的一段加速度時(shí)程作為最終的模型輸入地震動(dòng)。地震動(dòng)輸入采用波動(dòng)法，基于自由場地震動(dòng)的應(yīng)力、速度和位移計(jì)算得到人工邊界節(jié)點(diǎn)上的等效荷載［13］。

圖3 輸入地震動(dòng)時(shí)程與傅里葉譜Fig.3 Time history and Fourier spectrum of ground motion

1.4 模擬工況設(shè)置

為研究軟弱土層對(duì)沉積盆地地震放大效應(yīng)的影響，針對(duì)1.1節(jié)所述的沉積盆地?cái)?shù)值模型，將沉積層頂部的黏土替換為剪切波速130 m/s的軟弱土層，研究不同厚度的軟弱表層土對(duì)盆地地震反應(yīng)的影響，計(jì)算時(shí)，將表層土的厚度從2 m依次增加到16 m，每2 m一個(gè)單位，加上不含軟弱土層的一個(gè)工況共構(gòu)造9個(gè)盆地模型。針對(duì)軟弱土層埋深大于0 m 的情況，首先取軟弱夾層埋深為5 m，分別以厚度為2、4、6、8、10、14、18 m 的軟弱土層替換原模型中的土體，再取軟弱夾層厚度為4 m不變，將夾層埋深取為分別為2、5、8、11、14、20、30、40 m，總共設(shè)置15個(gè)工況。為簡單起見，文中將各工況依照TiDj的形式命名，其中T 指軟弱土層厚度，D 表示軟弱土層埋深。例如，T6D0 和T10D5 分別表示軟弱土層厚度為6，埋深為0（即表層土）和軟弱土層厚度為10，埋深為5 的工況。此外，為量化分析軟弱土層對(duì)沉積盆地地表地震反應(yīng)的影響，以1.1 節(jié)中的沉積盆地?cái)?shù)值模型作為基準(zhǔn)工況（T0D0），重點(diǎn)對(duì)比不同埋深與厚度的軟弱土層對(duì)場地PGA放大系數(shù)及場地最大PGA的影響。

2 模擬結(jié)果分析

2.1 盆地效應(yīng)對(duì)場地地震反應(yīng)的影響

沉積盆地在幾何構(gòu)造上一般具有兩側(cè)較陡峭、中間較平緩的特點(diǎn)，內(nèi)部沉積物一般由河流、湖泊等長期作用沉積而來，其剪切波速小于盆地外基巖。由于沉積盆地獨(dú)特的幾何構(gòu)造和盆地內(nèi)外介質(zhì)的剪切波速差異，入射地震波傳播至盆地邊緣時(shí)將產(chǎn)生復(fù)雜的折射、衍射現(xiàn)象［14］，使得沉積盆地中的地震動(dòng)場分布表現(xiàn)出明顯的空間差異性。為直觀地表現(xiàn)盆地效應(yīng)的諸多因素，文中以工況T10D0在簡單的脈沖激勵(lì)作用下的地震反應(yīng)為例，說明盆地效應(yīng)對(duì)場地地震反應(yīng)的影響。入射波為基底垂直入射SV波，其波形為Ricker子波，其時(shí)程與頻譜如圖4所示。模型幾何參數(shù)與材料參數(shù)見第1節(jié)。

圖4 輸入Ricker子波的加速度時(shí)程及其傅里葉譜Fig.4 Time history and Fourier spectrum of input Ricker wavelet

地震波由基底入射盆地時(shí)，由于盆地邊緣處基巖與沉積物間的傾斜界面，入射體波將在傾斜界面產(chǎn)生折射與波形轉(zhuǎn)換，進(jìn)而誘發(fā)破壞力更強(qiáng)的次生面波［15］。圖5 給出了脈沖激勵(lì)作用下T10D0 工況的水平向地震動(dòng)場分布與地表PGA分布。由圖5（a）可見，盆地邊緣產(chǎn)生了明顯的橫向沿盆地表面往盆地中心傳播的次生面波，使得盆地中心處地震動(dòng)時(shí)程在約8～10 s處產(chǎn)生明顯波動(dòng)。在盆地中心區(qū)域，由于入射體波持時(shí)較短，面波到時(shí)明顯晚于基底入射體波，次生面波并未與入射體波發(fā)生干涉現(xiàn)象。由圖5（b）亦可見，盆地中心區(qū)域PGA分布均為4.0 m/s左右，并未受到面波的影響；但在盆地邊緣附近，次生面波與入射體波到時(shí)并無顯著差異，次生面波與入射體波產(chǎn)生相長或相消干涉，使得該區(qū)域的PGA分布出現(xiàn)多個(gè)峰值。

圖5 工況T10D0的速度波場和PGA分布Fig.5 Velocity wave field and PGA distribution at case T10D0

2.2 土體非線性對(duì)盆地地震反應(yīng)的影響

強(qiáng)震作用下，土體通常表現(xiàn)出明顯的非線性變形行為，因此在地震作用下僅使用彈性模型來模擬土體是不合理的。本節(jié)針對(duì)軟弱夾層中的一個(gè)典型工況T4D5（軟弱夾層厚度4 m，埋深5 m），分別設(shè)置非線性與線彈性參數(shù)，模型幾何參數(shù)和材料參數(shù)見1.1 節(jié)，其中線彈性模型是去除非線性模型中的塑性參數(shù)得到的。通過對(duì)比分析兩者的地震響應(yīng)結(jié)果，展示土體非線性對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果的影響。

非線性和線彈性模型盆地表面水平向PGA分布見圖6。由圖可見，地震波入射作用下，盆地地表的PGA分布與脈沖作用下的PGA 分布數(shù)值上雖有差異，但其分布趨勢較為一致，即從盆地邊緣至觀測點(diǎn)20 處PGA分布差異較大，且盆地最大反應(yīng)均處于該區(qū)域，而盆地中心區(qū)域分布較為均勻。此外，非線性模型和線性模型的PGA分布有較大差距，非線性模型在盆地中心處觀測點(diǎn)的PGA比線彈性模型小大概21%，在盆地邊緣處觀測點(diǎn)非線性模型的PGA比線彈性模型小大概20%。

圖6 非線性和線性模型在0.1 g Kobe波作用下的PGA分布Fig.6 PGA distribution of nonlinear and linear models under 0.1 g Kobe wave excitation

圖7 給出了觀測點(diǎn)13、30 和52 處的線性模型與非線性模型盆地地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜對(duì)比。由圖可見，0.2 g的Kobe波作用下，盆地沉積物表現(xiàn)出了明顯的非線性行為，短周期成分反應(yīng)譜幅值出現(xiàn)了明顯的衰減，但長周期成分影響較小。圖8 給出了非線性模型在觀測點(diǎn)13、30 和52 不同埋深處土的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線。在靠近盆地邊緣處（即觀測點(diǎn)13），各埋深處的土均出現(xiàn)了不同程度的塑性變形，但在盆地中央處（即觀測點(diǎn)52），表層土體幾乎不進(jìn)入非線性。這是由于盆地內(nèi)部存在軟弱夾層，進(jìn)而消耗了大部分的地震能量，因此盆地中心處，表層土體不易進(jìn)入塑性變形階段。但邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生的次生面波并未受到軟弱夾層的影響，在盆地邊緣表層土體仍可觀測到明顯的非線性效應(yīng)。對(duì)比圖7中的線性模型與非線性模型亦可發(fā)現(xiàn)，邊緣處地震動(dòng)的高頻成分衰減遠(yuǎn)大于盆地中心處。

圖7 工況Plas-0.1g Kobe與Elas-0.1g Kobe的加速度反應(yīng)譜對(duì)比Fig.7 Comparison of acceleration response spectra of case Plas-0.1g Kobe and case Elas-0.1g Kobe

圖8 工況Plas-0.1g Kobe的應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig.8 Stress-strain curves of case Plas-0.1g Kobe at working conditions

2.3 盆地軟弱表層土的影響

為了研究軟弱表層土的厚度對(duì)盆地放大效應(yīng)的影響，按1.4 節(jié)中所述共構(gòu)造了9 個(gè)盆地模型，詳見表2。盆地傾角45°和土體劃分兩層保持固定不變，盆地其他幾何參數(shù)和材料參數(shù)見1.1 節(jié)，基底垂直入射水平方向的0.1 g Kobe波。

表2 軟弱表層土計(jì)算工況表Table 2 Soft topsoil calculation cases

圖9給出了工況T2D0、T16D0水平分量速度波場，由于篇幅有限，此處并未給出所有工況的速度波場，而是以T2D0、T16D0為代表，說明軟弱表層土對(duì)地震動(dòng)場分布的影響。由圖9可見，對(duì)于工況T2D0，僅在10 s內(nèi)的地震動(dòng)中能觀測到顯著的面波相長干涉形成的波動(dòng)，而對(duì)于工況T16D0，該波動(dòng)在14～16 s左右仍然觀測到。由此可見，隨著軟弱表層土厚度的增加，次生面波傳播的速度降低。

圖9 工況T2D0、T6D0地震動(dòng)場Fig.9 Ground motion wave field at case T2D0 and T6D0

圖10 給出了不同軟弱表層土厚度的沉積盆地地表PGA 及盆地內(nèi)各觀測點(diǎn)相對(duì)于工況T0D0 的PGA 放大系數(shù)分布。由圖10 可見，整體而言軟弱土層的存在增大了盆地的地震反應(yīng)，在大多數(shù)區(qū)域含軟弱土層的沉積盆地地震反應(yīng)均大于不含軟弱土層的盆地。且隨著軟弱土層厚度的增加，對(duì)PGA的放大效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)。此外，盆地表面最大PGA 出現(xiàn)的位置隨著軟弱土層厚度的增加逐漸向盆地邊緣地區(qū)靠近。因此，圖10（b）中所有工況PGA放大系數(shù)的分布在測點(diǎn)20和測點(diǎn)80附近（即工況T0D0最大PGA出現(xiàn)的位置）均出現(xiàn)了小于1.0的“谷底”。同一工況下，由于盆地邊緣效應(yīng)，在盆地的邊緣區(qū)域，其PGA比中央?yún)^(qū)域的大，軟弱表層土厚度為12 m時(shí)，邊緣區(qū)域比中央?yún)^(qū)域增大的幅度最大，達(dá)到35%左右。此外，PGA峰值與放大系數(shù)峰值的分布并不一致，以工況T16D0為例，由圖10（b）可見，最大PGA放大系數(shù)出現(xiàn)在觀測點(diǎn)6處，但該處PGA僅為3.44 m/s2，遠(yuǎn)小于觀測點(diǎn)15處的4.74 m/s2。為更好地研究軟弱土層對(duì)盆地整體地震反應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)比盆地各區(qū)域最大PGA的變化情況。

圖10 不同軟弱表層土厚度的沉積盆地地表PGA及其放大系數(shù)分布Fig.10 PGA and its amplification factor distribution of sedimentary basins with different soft topsoil thicknesses

圖11 給出了不同厚度軟弱表層土盆地邊緣和中心區(qū)域的最大PGA 變化趨勢。由于不同工況的最大PGA 出現(xiàn)位置并不相同，此處以盆地邊緣第1 峰值處的觀測點(diǎn)代表邊緣效應(yīng)區(qū)域，以52 號(hào)觀測點(diǎn)代表中心區(qū)域。同樣以工況T16D0為例，T16D0邊緣區(qū)域最大PGA 出現(xiàn)在觀測點(diǎn)15處，T0D0工況邊緣區(qū)域最大PGA出現(xiàn)在觀測點(diǎn)19 處，則最大PGA 變化為以上兩處PGA 之比。由圖11 可見，隨著軟弱表層土厚度的增加，邊緣區(qū)域和中心區(qū)域的最大PGA 變化系數(shù)均呈先減小，再增大，隨后再減小的趨勢，且軟弱表層土厚度為4 m時(shí)，邊緣效應(yīng)區(qū)域PGA 的值略小于無軟弱表層土的盆地；軟弱表層土厚度為6 m 時(shí)，中心區(qū)域最大PGA 變化系數(shù)為0.9左右。此外，軟弱表層土厚度為12 m時(shí)，最大PGA變化系數(shù)達(dá)到最大值1.16。

圖11 軟弱表層土厚度對(duì)盆地邊緣和中心區(qū)域的最大PGA的影響Fig.11 Influence of soft topsoil thickness on PGA maximum of basin edge and central area

對(duì)于中心區(qū)域，在軟弱表層土厚度為6 m 和16 m 時(shí)PGA 明顯小于無軟弱表層土的盆地，說明此時(shí)軟弱表層土的存在對(duì)盆地中央的放大效應(yīng)有削弱作用，當(dāng)軟弱表層土厚度為其他值時(shí)PGA在數(shù)值上和無軟弱表層土的盆地大致相當(dāng)，軟弱表層土厚度為6 m時(shí)，PGA約為無軟弱夾層的0.9倍。

2.4 軟弱夾層厚度的影響

針對(duì)軟弱土層埋深大于0，即軟弱土層位于土層中部的情況，依據(jù)1.4 節(jié)中所述，首先取軟弱夾層埋深為5 m，分別以厚度為2、4、6、8、10、14、18 m 的軟弱土層替換原模型中的土體，再取軟弱夾層厚度為4 m 不變，將夾層埋深取為分別為2、5、8、11、14、20、30、40 m，總共設(shè)置15 個(gè)工況，見表3。

表3 軟弱夾層計(jì)算工況表Table 3 Soft interlayer calculation cases

圖12 給出了不同軟弱夾層厚度的沉積盆地地表PGA 及其放大系數(shù)的分布。由圖12 可見，盆地表面PGA 放大系數(shù)分布趨勢與圖10 相似，均在測點(diǎn)20 和測點(diǎn)80 附近出現(xiàn)了小于1.0 的“谷底”，但軟弱夾層對(duì)地震動(dòng)的削弱作用大于軟弱表層土。“谷底”處的PGA 放大系數(shù)分別為0.6（軟弱夾層）和0.9（軟弱表層土）。此外，軟弱夾層對(duì)地震動(dòng)PGA 的放大系數(shù)最大僅為1.4左右，小于軟弱表層土情況下的1.8。同一工況下，由于盆地邊緣效應(yīng)，在盆地的邊緣區(qū)域，其PGA 比中央?yún)^(qū)域的大，軟弱夾層厚度為18 m 時(shí)，邊緣區(qū)域與中心區(qū)域PGA相差最大，達(dá)到了30%左右。

圖12 不同軟弱夾層厚度的沉積盆地地表PGA及其放大系數(shù)分布Fig.12 PGA and its amplification factor distribution of sedimentary basins with different soft interlayer thicknesses

圖13 給出了了不同厚度軟弱夾層盆地邊緣和中心區(qū)域的最大PGA 系數(shù)變化趨勢，整體而言，軟弱夾層的存在削弱了盆地表面的地震反應(yīng)。隨著軟弱夾層厚度的增加，盆地邊緣區(qū)域和中心區(qū)域的最大PGA 變化系數(shù)均呈先增大后減小的趨勢。對(duì)于邊緣區(qū)域，所有工況下的最大PGA變化系數(shù)的值都小于1，且夾層厚度超過8 m 厚，再增加夾層厚度，最大PGA 變化系數(shù)隨夾層厚度增加而減小。對(duì)于中心區(qū)域，在軟弱夾層厚度為10 m時(shí)最大PGA變化系數(shù)略大于1。

圖13 軟弱夾層厚度對(duì)盆地邊緣和中心區(qū)域的最大PGA的影響Fig.13 Influence of soft interlayer thickness on PGA maximum of basin edge and central area

2.5 軟弱夾層埋深的影響

圖14給出了不同軟弱夾層厚度的沉積盆地地表PGA及其放大系數(shù)的分布。同先前的情況類似，軟弱夾層的存在顯著地改變了盆地表面的PGA 分布模式。整體而言，隨著軟弱夾層埋深的增加，盆地地表的地震反應(yīng)被削弱了。盡管在邊緣區(qū)域仍有部分區(qū)域放大系數(shù)大于1，但該現(xiàn)象主要由盆地最大PGA 出現(xiàn)位置向盆地邊緣靠近引起，邊緣區(qū)域最大PGA 仍然呈減小趨勢。圖12中加入了2.6節(jié)中的一個(gè)工況T4D0，和T4D2相比發(fā)現(xiàn)兩者的PGA及其放大系數(shù)比較接近，說明厚度為4 m時(shí)，軟弱土層位于地表和近地表時(shí)對(duì)盆地的影響大致相當(dāng)。

圖14 不同軟弱夾層埋深的沉積盆地地表PGA及其放大系數(shù)分布Fig.14 PGA and its amplification factor distribution of sedimentary basins with different soft interlayer depths

圖15 給出了盆地邊緣區(qū)域和中心區(qū)域最大PGA 變化系數(shù)隨軟弱夾層埋深的變化。由圖中可看出，出隨著軟弱夾層埋深的增加，盆地邊緣區(qū)域和中心區(qū)域的最大PGA 變化系數(shù)總體呈減小的趨勢，所有工況下的最大PGA 變化系數(shù)的值都小于無軟弱夾層的盆地，再次說明軟弱夾層的存在對(duì)盆地地震響應(yīng)具有削弱的作用。

圖15 軟弱夾層埋深對(duì)最大PGA的影響Fig.15 Influence of soft interlayer depth on PGA maximum of basin edge and central area

3 結(jié)論

文中針對(duì)沉積盆地中的軟弱表層土和軟弱夾層，以理想二維梯形沉積盆地為例，以盆地表面PGA 為評(píng)價(jià)指標(biāo)，從軟弱表層土厚度、軟弱夾層厚度和埋深3 個(gè)方面，基于數(shù)值模擬方法研究了軟弱土層對(duì)盆地地震反應(yīng)的影響，獲得以一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。主要結(jié)論如下：

（1）沉積盆地中軟弱土層的存在顯著改變了盆地中的PGA分布模式，隨著軟弱土層厚度與埋深的增加，盆地表面次生面波傳播的速度降低，盆地最大PGA出現(xiàn)的位置逐漸向邊緣區(qū)域靠近。

（2）在盆地的大部分區(qū)域，軟弱表層土的存在均放大了盆地表面的PGA，隨軟弱表層土厚度的增加，盆地邊緣區(qū)域和中心區(qū)域的PGA呈先增大后減小的趨勢。

（3）與軟弱表層土不同，盆地內(nèi)部的軟弱夾層整體而言削弱了盆地表面的PGA，但同樣會(huì)使盆地最大PGA出現(xiàn)的位置像邊緣區(qū)域靠近。隨著軟弱夾層埋深和厚度的增加，整體而言盆地的最大PGA變化系數(shù)均呈先增大后減小的趨勢。但同時(shí)，隨軟弱夾層埋深增加，盆地表面PGA 第一峰值下降，第二峰值逐漸增加，這一現(xiàn)象在埋深為30 m和40 m時(shí)尤為突出。