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工程场地的土层地震反应分析是地震安全性评价工作中的重要组成部分,受工程需要的影响,形式较为简单,参数易于确定,且计算量较小的等效线性化方法在目前的场地土层地震反应分析中广泛使用,但是由于该方法没有恰当的土体动力应力应变关系,对于土层横向分布不均匀的场地是不适用的,并且地震工作者们通过历次地震的震害调查发现,地震中经常存在某些震害及烈度均异于周围场地的特殊场地,例如软弱场地及特殊地形场地等。因此,本文对土层分布不均匀的场地以及一些特殊地形场地的地震反应展开了相关研究,对将土层地震反应分析从一维扩展到二维提供了一定的基础。主要的研究工作如下:1、二维土层地震反应有限元模拟。目前,在地震安评工作中所采取的土层地震反应分析方法为等效线性化方法,本文总结了等效线性化方法的基本原理,分析了其优、缺点,简述了其最新进展,在此基础上介绍了基于有限元模拟的二维土层地震反应分析方法,讨论了求解过程中模型选取、本构关系、边界条件处理以及地震动输入的相关问题,并且通过有限元软件实现了粘弹性人工边界精确施加,通过算例验证了程序的可靠性。2、通过有限元分析软件建立了土层水平分布不均匀场地的土体模型,讨论了SV波垂直入射下土层分界面取不同角度时的计算结果,对比分析了土层介质分界面变化的情况下地表的地震反应,为地震安全性评价中土体模型的选取提供了一定的依据。与水平成层的情况相比,当土层介质分解面的角度变化时模型顶部加速度反应时程的PGA放大系数呈规律性放大或缩小。场地土层越软,自由地表的加速度反应越大,场地对地震动的放大效应越明显。同时当介质分界面呈一定角度时,越软的场地对角度的变化越敏感,在本文中较软场地的介质分界面呈15度时以及较硬场地的当介质分界面达到20度时计算结果与水平成层的0度模型已经有了较大的差别。3、建立了在地震波作用下局部场地地形效应的有限元分析模型,对河谷型场地和梯形场地在SV波垂直入射下引起的地形效应问题作了分析,探讨了特殊地形场地对周围地面地震动的影响,数值模拟结果表明局部不规整地形对地震动的运动具有放大效应,且谷形场地的坡脚角度、左右两侧坡脚是否对称以及高宽比均对河谷及其周围场地有明显的的影响。