地震作用下海底场地地震动效应研究

李 飒，刘 鑫，余建星，段高松，樊志远



地震作用下海底场地地震动效应研究

李 飒，刘 鑫，余建星，段高松，樊志远

(天津大学建筑工程学院，天津 300072)

通过ABAQUS运用一维时域显式积分方法，采用6条地震波，对某海域两个油田场地进行地震反应分析，得到在不同强度地震动时海底场地的反应，并且对两个海底场地按照现行规范进行场地类别划分．结果表明，海底波的反应谱特征明显区别于陆地波；随着基岩输入地震动强度的增大，其反应谱峰值逐渐增大，且地震动强度主要影响反应谱的高频段，对低频段的影响有限；而海底场地对地表峰值加速度的放大作用逐渐减小，呈非线性变化．现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对海域场地适用性较差，有必要针对海底场地展开相应的研究．

有限元；海底软弱场地；地震反应分析；场地划分

在工程地震学中，软弱场地对地震动参数的影响一直是研究的重点．近年来的地震破坏调查结果表明，软土场地上的地震破坏相比于其他场地要严重得多[1]，如1923年日本关东大地震、1976年唐山大地震、1985年墨西哥地震[2]、1994年美国Northridge地震[3]、1999年中国台湾集集大地震[4]和2008年汶川大地震[5]，对软土场地造成了很大的危害，许多建筑物被严重破坏．因此，国内外学者对于软弱场地上的地震动进行了广泛的研究．然而截止到目前为止，由于海底强震观测记录的缺乏，且海底软弱土层的性质尚不明确，绝大多数对软弱场地的研究都集中在陆地软土场地，对于海底软弱场地地震动的研究涉及甚少[6]．与此同时，海洋工程正处于蓬勃发展的时期，越来越多的海洋石油平台、海底隧道以及跨海桥梁正在建设当中，且相关工程越来越向深海发展．因此，海洋工程的抗震问题越来越受到人们的重视．

海洋黏土在海底具有广泛分布，它在海洋中沉积下来，绝大多数属于饱和的二相土．不同于陆地上大部分非饱和的三相土，海洋软黏土具有高灵敏性、高流变性、高孔隙性、高压缩性和低强度[7]，其对海洋工程的建设极为不利；此外，和陆地相比，海洋中发生的地震活动强度大、频度高，特别是经常发生7级以上的强地震[8]．而且在一系列海洋石油平台和跨海大桥的场地地震动参数确定过程中，发现了海洋工程特有的一些问题，如海域地震构造的判识、地震动衰减处理、厚软表层土和深厚砂土层的影响，其中，海底厚软表层土对设计地震动参数确定的影响尤为显 著[9-10]．因此，进行海底软弱场地地震研究非常重要．

现在能观测并记录到海底地震数据的有美国的SEMS海底地震观测系统、日本的ETMC海底地震海啸监测系统和台湾的海底台站．Hommert[11]利用SEMS系统记录的海底强震资料进行研究，发现海底水平地震动峰值加速度与相同震中距下陆地水平地震动峰值加速度相当，而竖向地震动峰值加速度则要比陆地上弱一个震级的强度；Boore等[12]通过分析9组海底地震记录并结合数值模拟研究，得出结论：海水对海底水平地震动影响很小，而对竖向地震动有较大的影响．Li等[13]提出一种与空间相关的海底地震动模拟方法，并使用基本的流体动力学和一维波传播理论推导出层状海底地层的地震动传递函数．Chen等[14]选用日本ETMC系统记录的海底及相邻陆地上的地震动数据来研究两者之间的差异．结果表明，海底地震动反应谱周期明显较大，水深对于海底水平地震动反应谱的影响较小．

目前，对于如何模拟海水在地震反应中的作用还很不成熟．Hatayama[15]通过二维速度结构模型并使用直接边界元法研究了海水对地震动的影响．结果表明，在地震动数值模拟中使用沉积软土层代替海水，会对地震动的竖向成分产生严重影响．所以在模拟海底地震动时，比起用沉积软土层来替代海水，还不如直接将海水忽略．席仁强等[16]采用动水压力模拟海水作用研究了覆水场地的地震反应分析．夏佩林[17]提出了一种以饱和多孔介质和理想流体介质的波动理论为基础的一维时域有限元法分析海底地震场地反应的方法．Li等[18]基于SWWA(seismological model of southwest of Western Australia)模型，考虑海水以及土体饱和的特性，进行了地震动在海底土层中传播理论的推导．

在进行场地土层地震反应研究时，国内外常用的方法是Idriss和Seed[19]提出的频域等效线性化方法．该方法的本质是将非线性问题转化为线性问题，即通过不同应变幅值下的剪切模量和阻尼比被一个等效的剪切模量和阻尼比代替，利用频域波动方法求解[20]．基于该方法，Schnabel等[21]提出了国内外应用广泛的分析程序SHAKE，廖振鹏等[20]也提出了相应的程序LSSRLI-1，但随着该方法的广泛应用和深入研究，其不足之处也表露出来．Sugito[22]在研究中发现利用SHAKE程序在软土地基和地震动较大的情况下得到的计算结果与观测结果存在差异．Kausel等[23]指出，等效线性化方法在地震反应分析中忽略了地震动中中小振幅、高频率分量的影响，利用其计算得到的地表地震动高频成分被低估．Whitman等[24]研究发现，采用等效线性化方法计算波速和阻尼存在明显差别的相邻土层时会有很大误差，而且频域等效线性化方法不适用于计算海底软弱场地地震反应[25].相反地，时域非线性方法在理论上来讲更符合实际情况，适用于海底软弱场地，能够清晰地反映整个地震动的过程[26]．卢滔等[27]以响嘡台阵为例，对其利用一维时域非线性方法进行分析，对比计算结果和实际观测值，验证了该方法的可行性．Gelis等[28-29]利用时域非线性方法研究了P-SV波入射下沉积盆地的地形对地震动的影响．

因此，为了研究海底软弱场地的地震反应，本文以某海域两个比较有代表性的油田场地为研究对象，通过有限元软件ABAQUS，运用一维时域非线性显式积分法，研究海底软弱场地的土层地震反应，探讨在地震作用下海底场地在不同强度水平地震动输入时对其峰值加速度及其反应谱的影响，并且对两个场地按照中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)[30]和美国ASCE7-10(2010)规范[31]进行场地类别划分，研究现有规范的场地划分方法对于海底场地的适用性，从而探讨地震作用下海底场地的地震反应，为海洋工程抗震标准的制定和抗震设计提供相应的参考．

1 一维时域显式积分法

将土层视为水平均匀成层的土体模型，并将其简化为做剪切运动的土柱[32]．坐标原点设在自由地面，坐标轴竖直向下，则土介质的动力平衡方程为

 (1)

运动约束条件为

 (2)

式中：为质点运动速度；为剪应力；为剪应变；为土介质的密度；为时间．

将土柱划分为层，每层厚度为h(＝1，2，…，)，h为空间步距．时间步距为Δ，Δ，为整数．在Δ时刻第层顶点速度为

 (3)

 (4)

 (5)

 (6)

同理，运动约束条件的中心差分形式为

 (7)

由此得

 (8)

应力-应变本构方程式的中心差分形式为

 (9)

式(5)～(9)构成了求解一维土层非线性地震反应的一种显式递推算式．

2 模型的建立与验证

2.1 场地土层信息及地震波资料

TKCH07台站的深度为103,m，所在场地的覆盖土层厚度为48,m，20,m等效剪切波速s20为160,m/s[34]．按照我国抗震规范中的场地类别划分标准，TKCH07台站所在场地属于典型的Ⅲ类软土场地．该台站详细土层资料及土的参数见表1．

表1 TKCH07台站场地土层参数

Tab.1 Parameters of soil layers at station TKCH07

注：为土层厚度；s为土层剪切波速；为黏聚力；为内摩擦角；为土的密度．

TKCH07台站记录有大量地震资料，本文选用了TKCH070411290332东西向基岩加速度时程作为输入．由于日本KiK-net强震台网公布的资料为原始记录，未经过处理，所以使用地震波处理软件SeismoSignal对该地震波进行基线校正和滤波，处理后的基岩峰值加速度为21.64,cm/s2．具体信息如表2所示，加速度时程曲线及其傅里叶幅值谱见图1．

图1 基岩加速度时程及其傅里叶幅值谱

表2 地震波TKCH070411290332资料

Tab.2 Data of seismic wave TKCH070411290332

2.2 模型可靠性验证

图2～图4分别为实测和ABAQUS计算的地表加速度时程曲线、傅里叶幅值谱和加速度反应谱的对比．由图可知，地表实测的峰值加速度为97.44,cm/s2，ABAQUS计算得出的地表峰值加速度为101.71,cm/s2，两者之间的误差为＋4.38%,，且计算得到的与实测的傅里叶幅值谱和加速度反应谱形态及走势基本一致，主要频率成分均分布于1～10,Hz之间，用本文的方法来进行场地地震反应分析是可 行的．

图2 地表加速度时程曲线比较

Fig.2 Comparison of acceleration time history curves on ground

图3 傅里叶幅值谱比较

图4 加速度反应谱比较

3 海底场地土层特征

本文以某海域两个油田场地1和场地2为研究对象，对其进行土层地震反应分析．两个海底场地的钻孔深度为海底120,m，场地1表层有9.3,m厚的密实细砂层，而场地2表层则是9.8,m厚的非常软的粉质黏土层，其下各土层为粉质细砂层和粉质黏土层交互出现．场地1和场地2的地震反应分析模型、剪切波速以及土体基本物理参数分别如图5、图6和图7所示．

图5 场地地震反应分析模型

图6 剪切波速测试结果

图7 两个场地土体的基本物理参数

4 海底场地地震反应分析

4.1 确定输入地震波时程

为了研究海底软弱场地的地震反应，本文选取Taft波(N21,E)、美国近海海底台站记录到的海底地震波San Simeon(水平向)、El Centro(NS)、宁河波(水平向)、日本ISKH02台站记录到的基岩波ISKH02波(EW)和前文模型验证时所用的基岩波TKCH07波(EW)6条强震记录作为输入地震波，计算时在模型底部水平向输入．按照Ishihara等[35]提出的地震波分类方法，Taft波、San Simeon波和TKCH07波为振动型地震波，EI Centro波、宁河波和ISKH02波为冲击型地震波．图8为选取的实际强震记录的加速度时程曲线．

4.2 海底场地土层地震反应计算结果及分析

采用一维时域非线性显式积分法进行场地1和场地2的地震反应分析．由于两个场地各土层剪切波速都小于500,m/s，且为了计算的一致性，最终选择两个场地中剪切波速为435,m/s的土层作为基岩地震动输入界面[33]．在计算时，将这6条强震记录的峰值加速度均调整为0.05、0.10、0.15、0.20和0.30，以模拟不同强度的地震动，得到两个海底场地在不同峰值加速度输入下，海底泥面处的峰值加速度及其反应谱的变化．

图8 地震波加速度时程曲线

4.2.1 海底场地条件对峰值加速度的影响

图9是场地1和场地2在6种不同地震波输入时，海底表面峰值加速度放大系数随地震动强度的变化特征．

由图9可以看出，随着基岩输入地震动强度的增加，场地土对地震动的放大作用逐渐减小．在6种地震波的输入下，除了El Centro波，在中等强度地震动时场地1峰值加速度放大系数大于场地2的放大系数以外，场地2对于地震动的放大效应总体上强于场地1．这与场地的土质条件有关，如前所述，场地2表层是9.8,m厚的非常软的粉质黏土层，而场地1表层有9.3,m厚的密实细砂层．软弱土层地震动的放大效应更加明显，但是这种影响随着地震动强度的增加而减弱．

图9 场地放大系数变化规律

从图9中还可以看到，对于同一场地，不同地震波作用下的场地反应有所差异．本次计算所选择的6种地震波，其中5种为陆地波，1种为海底基站测得的海底波．图9显示海底地震波引起的场地反应较陆地波有增加的趋势，特别是对于场地2，这一点表现得更加明显．因此有关海底地震波特点的研究有必要引起相关研究人员的注意．

4.2.2 海底场地条件对反应谱的影响

图10以两个海底场地在Taft波作为输入时为例，给出海底泥面处地震水平加速度反应谱．由图10可看出，随着输入峰值加速度的增加，反应谱峰值逐渐增大，且地震动强度对加速度反应谱的影响主要集中在高频段，对低频段的影响有限．

为了更好地研究海底场地在不同地震动强度下其加速度反应谱的变化特征，本文使用下列两个公式计算了加速度反应谱的地震影响系数最大值max和特征周期g[36]．

图10 海底泥面水平加速度反应谱

 (10)

 (11)

式中：max为峰值加速度；max为峰值速度．场地1和场地2在不同地震动强度下的max、g见图11、图12．

图11 amax随加速度的变化

从图11、图12可以看出，对于地震影响系数最大值，即规范谱里的反应谱平台值，随着地震动强度的变化，不同的地震波表现出不同的变化规律．对于海底波San Simeon，输入峰值加速度为0.05时，其地震影响系数最大值max明显高于其他波．随着地震动的增强，其max逐渐增大，并趋于平稳．对于场地1和场地2，海底波的地震影响系数总体来说高于其他陆地波．对于特征周期，海底波的特征更加明显，其特征周期均高于陆地波，说明海底波对中长周期结构物的地震作用较大．

图12 Tg随加速度的变化

5 海底场地土分类结果

按照中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)和表3所给美国ASCE7-10(2010)规范的场地类别划分标准，对场地1和场地2进行分类，分类结果如表4所示．两个海底场地按照中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)都属于Ⅲ类，为中软场地(稍密的砾、粗、中砂)；按照美国ASCE7-10(2010)规范，两个海底场地都属于D类，为硬土场地(砂、黏土及某些砾石)．

图13为场地1和场地2由6种地震波在不同强度条件下计算所得特征周期值与中国规范和美国规范中各类场地特征周期取值的对比，图中数据点表示两个场地不同地震波的特征周期计算值，实线和虚线分别为中国规范和美国规范中各个类别场地特征周期的分界线，其中美国规范A、B类场地的特征周期取值同为0.4,s．可以看出，数据点分布的区间非常明显，除个别点外，大部分点都集中分布在中国规范Ⅱ类场地特征周期取值范围左侧，明显小于规范中Ⅲ类场地的特征周期取值．而对于美国规范，大部分点位于A、B类场地特征周期分界线的左侧，其值明显小于规范中D类场地特征周期取值．

图14为场地1和场地2由6种地震波在不同强度条件下计算所得地震影响系数最大值max与中国规范地震影响系数最大值max的对比，图中的虚线表示本文计算得出的两个场地在不同地震动强度时的max，实线表示中国建筑抗震规范中多遇地震条件下不同地震动强度时的max．可以看出，地震动强度较小时，海底场地的max大于规范取值，随着地震动强度的增加，海底场地的max逐渐趋于平缓，而规范值持续增加，并最终大于海底场地max．两者在数值大小以及随地震动强度而变化的趋势上存在明显的 差别．

表3 美国ASCE7-10(2010)规范场地类别划分标准

Tab.3 Site classification of code ASCE7-10(2010)in US

注：se为等效剪切波速；为标准贯入锤击数；u为不排水强度；为含水率；为覆盖土层厚度；PI为塑性指数．

表4 场地分类结果

Tab.4 Result of site classification

注：se(20)为20m深度范围内土层的等效剪切波速；se(30)为30m深度范围内土层的等效剪切波速.

此外，李小军等[37]给出了对应中国抗震规范的不同类别场地的峰值加速度放大系数建议值，将其与场地1和场地2计算所得的峰值加速度放大系数进行对比，见图15．可以看出，随着地震动强度的增加，两个海底场地的峰值加速度放大系数的下降趋势较快，而李小军给出的Ⅲ、Ⅳ类场地的峰值加速度放大系数的下降趋势较缓，且两个场地的放大系数都要小于Ⅲ类场地的放大系数建议值．以上海底场地特 征周期、地震影响系数最大值以及峰值加速度放大系数与陆上场地的差异说明，现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对于海域场地的适用性较差，有必要针对海底场地展开相应的研究，以制定符合海域土层分布的设计参数．

图13 海底场地特征周期与规范取值的比较

图14 海底场地amax与规范取值的比较

图15 两个场地放大系数与其建议值的比较

6 结 论

本文采用一维时域分析方法，对某海域两个油田场地进行地震反应研究，得出结论如下．

(1) 随着地震动强度的增大，海底场地对地震动的放大作用逐渐减小．软弱土层对地震动的放大效应更加明显，但是这种影响随着地震动强度的增加而减弱．对于同一场地，不同地震波作用下的场地反应有所差异，其中海底地震波引起的场地反应较陆地波有增加的趋势．

(2) 对于地震影响系数最大值max，随着地震动强度的变化，不同地震波表现出不同变化规律．对于本文中的两个油田场地，海底波的地震影响系数总体来说高于其他陆地波．对于特征周期，海底波的不同更加明显，其特征周期均高于陆地波，对中长周期结构物的地震作用将增大．

(3) 本文中的两个油田场地按照中国规范和美国规范划分场地类别同为Ⅲ类和D类场地，然而本文计算得出场地1和场地2的峰值加速度放大系数、地震影响系数最大值以及特征周期值与现有陆上场地地震动峰值加速度放大系数建议值、国内外规范中特征周期取值存在较大的差别，说明现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对于海域场地的适用性较差，有必要针对海底场地展开相应的研究，以制定符合海域土层分布的设计参数．

致 谢：本文所用地震波数据均来自于美国CESMD网站和日本KIK-NET网站，感谢两个网站所提供的 帮助.

［1］ Kanth S T G R，Sreelatha S，Dash S K. Ground motion estimation at Guwahati city for an Mw 8.1 earthquake in the Shillong plateau[J].，2008，448(1)：98-114.

［2］ Mendoza M J，Auvinet G. The Mexico earthquake of September 19，1985，behavior of building foundation in Mexico City[J].，1998，4(4)：835-853.

［3］ 黄玉龙，郭 讯，袁一凡，等. 软泥夹层对香港软土场地地震反应的影响[J]. 自然灾害学报，2000，9(1)：109-116.

Wong Yuklung，Guo Xun，Yuan Yifan，et al. Influence of soft sandwich layer on seismic response in Hong Kong [J].，2000，9(1)：109-116(in Chinese).

［4］ 薄景山，李秀领，李山有. 场地条件对地震动影响研究的若干进展[J]. 世界地震工程，2003，19(2)：11-15.

Bo Jingshan，Li Xiuling，Li Shanyou. Some progress of study on the effect of site conditions on ground motion [J].，2003，19(2)：11-15(in Chinese).

［5］ 高孟潭，陈学良，俞言祥，等. “5·12”汶川8. 0级地震汉源烈度异常机理的初步探讨[J]. 震灾防御技术，2008，3(3)：216-223.

Gao Mengtan，Chen Xueliang，Yu Yanxiang，et al. Preliminary discussion on intensity anomalous mechanism of Hanyuan town in 5.12 Wenchuan earthquake[J].，2008，3(3)：216-223(in Chinese).

［6］ 胡进军，刁红旗，谢礼立. 海底强地震动观测及其特征的研究进展[J]. 地震工程与工程振动，2013，33(6)：1-8.

Hu Jinjun，Diao Hongqi，Xie Lili. Review of observation and characteristics of seafloor strong motion[J].，2013，33(6)：1-8(in Chinese).

［7］ 高国瑞. 中国海相沉积土微结构研究和工程性质[J]. 中国科学(B辑)，1984(9)：849-860.

Gao Guorui. Studied on the microstructure and engineering properties of marine sedimentary soil of China[J].，，1984(9)：849-860(in Chinese).

［8］ 汪素云，时振梁，环文林. 中国近海地震活动特征[J]. 海洋学报，1990，12(2)：194-199.

Wang Suyun，Shi Zhenliang，Huan Wenlin. Characteristics of seismicity in China offshore seas[J].，1990，12(2)：194-199(in Chinese).

［9］ 荣棉水，李小军，卢 滔，等. 对含厚软表层海域工程场地设计地震动参数确定的一点建议[J]. 地震学报，2013，35(2)：262-271.

Rong Mianshui，Li Xiaojun，Lu Tao，et al. Suggestion on determination of design ground motion parameters for offshore engineering sites with deep soft surface layers [J].，2013，35(2)：262-271(in Chinese).

［10］ 李小军. 海域工程场地地震安全性评价的特殊问题[J]. 震灾防御技术，2006，1(2)：97-104.

Li Xiaojun. Special problems on evaluation of seismic safety for offshore engineering site[J].，2006，1(2)：97-104(in Chinese).

［11］ Hommert P J. Seafloor Earthquake Measurement System [R]. Sandia National Laboratories，Albuquerque，New Mexico，1988.

［12］ Boore D M，Smith C E. Analysis of earthquake recordings obtained from the seafloor earthquake measurement system(SEMS) instruments deployed off the coast of southern California[J].，1999，89(1)：260-274.

［13］ Li Chao，Hao Hong. Modeling and simulation of satially correlated ground motions at multiple onshore and offshore sites[J].，2017，21(3)：359-383.

［14］ Chen Baokui，Wang Dongsheng. Characteristics of earthquake ground motion on the seafloor [J].，2015，19：874-904.

［15］ Hatayama Ken. Theoretical evaluation of effects of sea on seismic ground motion [C]//13Vancouver，Canada，2004：3229.

［16］ 席仁强，陈国兴，王志华. 覆水场地地震反应分析[J]. 防灾减灾工程学报，2009，29(6)：610-617.

Xi Renqiang，Chen Guoxing，Wang Zhihua. Seismic response of underwater site[J].，2009，29(6)：610-617(in Chinese).

［17］ 夏佩林. 深海地基场地地震反应分析的一维化时域算法[D]. 北京：北京交通大学土木建筑工程学院，2017.

Xia Peili. One Dimensional Time-Domain Algorithm for Seismic Response Analysis of Deep Sea Foundation Site [D]. Beijing：School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，2017(in Chinese).

［18］ Li Chao，Hao Hong，Li Hongnan，et al. Theoretical modeling and numerical simulation of seismic motions at seafloor[J].，2015，77：220-225.

［19］ Idriss I M，Seed H B. Seismic response of horizontal soil layers[J].，，1968，94(SM4)：1003-1031.

［20］ 廖振鹏，李小军. 地表土层地震反应的等效线性化解法[M]. 北京：地震出版社，1989.

Liao Zhenpeng，Li Xiaojun.[M]. Beijing：Seismological Press，1989(in Chinese).

［21］ Schnabel P B，Lysmer J，Seed B H. SHAKE—A Computer Program for Earthquake Response Analysis of Horizontally Layered Sites[R]. Berkeley，USA：Earthquake Engineering Research Center，University of California，1972.

［22］ Sugito M. Frequency-dependent equivalent strain for earthquake response analysis of soft ground[C]//1. Tokyo，Japan，1995：655-660.

［23］ Kausel E，Assimaki D. Seismic simulation of inelastic soils via frequency-dependent moduli and damping[J].，2002，128：34-47.

［24］ Whitman R，Roessett J，Dobry R，et al. Accuracy of modal superposition for one-dimensional soil amplification analysis [C]//. Washington D C，USA，1972：1-16.

［25］ 陈国兴，陈继华. 软弱土层的厚度及埋深对深厚软弱场地地震效应的影响[J]. 世界地震工程，2004，20(3)：66-73.

Chen Guoxing，Chen Jihua. The effect of depth and thickness of soft soil layer on earthquake response for deep soft sites[J].，2004，20(3)：66-73(in Chinese).

［26］ 李小军. 非线性土层地震反应分析的一种方法[J]. 华南地震，1992，12(4)：1-8.

Li Xiaojun. A method for analyzing seismic response of nonlinear soil layers[J].，1992，12(4)：1-8(in Chinese).

［27］ 卢 滔，周正华，霍敬妍. 土层非线性地震反应一维时域分析[J]. 岩土力学，2008，29(8)：2170-2176.

Lu Tao，Zhou Zhenghua，Huo Jingyan. 1D nonlinear seismic response analysis of soil layers in time domain [J].，2008，29(8)：2170-2176(in Chinese).

［28］ Gelis C，Bonilla L F. 2-DP-SV numerical study of soil-source interaction in a non-linear basin[J].，2012，191(3)：1374-1390.

［29］ Gelis C，Bonilla L F. Influence of a sedimentary basin infilling description on the 2-DP-SV wave propagation using linear and non-linear constitutive models[J].，2014，198(3)：1684-1700.

［30］ GB50011—2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2016.

GB50011—2010 Code for Seismic Design of Buildings[S]. Beijing：China Architecture & Building Press，2016(in Chinese).

［31］ ASCE7-10. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures[S]. American Society of Civil Engineers，2010.

［32］ 廖振鹏. 工程波动理论导论[M]. 2版. 北京：科学出版社，2002.

Liao Zhenpeng.[M]. 2nd ed. Beijing：Science Press，2002(in Chinese).

［33］ 陈国兴，陈继华. 地震动输入界面的选取对深软场地地震效应的影响[J]. 世界地震工程，2005，21(2)：36-43.

Chen Guoxing，Chen Jihua. A study on the influence of seismic wave inputing interface on the earthquake response of deep soft sites[J].，2005，21(2)：36-43(in Chinese).

［34］ 陈学良. 土体动力特性、复杂场地非线性地震反应及其方法研究[D]. 哈尔滨：中国地震局局工程力学研究所，2006.

Chen Xueliang. Study on Soil Dynamic Characteristics，Nonlinear Seismic Response of Complex Site and Its Methods[D]. Harbin：Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration，2006(in Chinese).

［35］ Ishihara K，Yasuda S. Sand liquefaction under random earthquake loading condition[C]//5. Rome，Italy，1973：329-338.

［36］ 蒋其峰，彭艳菊，吕悦军. 渤海海域软表层厚度对反应谱的影响[J]. 地震工程与工程振动，2014，34(增)：238-246.

Jiang Qifeng，Peng Yanju，Lü Yuejun. The influence of soft surface soil’s thickness on response spectra in Bohai sea[J].，2014，34(Suppl)：238-246(in Chinese).

［37］ 李小军，彭 青，刘文忠. 设计地震动参数确定中的场地影响考虑[J]. 世界地震工程，2001，17(4)：34-41.

Li Xiaojun，Peng Qing，Liu Wenzhong. Consideration of site effects for determination of design earthquake ground motion parameters[J].，2001，17(4)：34-41(in Chinese).

(责任编辑：樊素英)

Seismic Responses of Seafloor Site Under Earthquake

Li Sa，Liu Xin，Yu Jianxing，Duan Gaosong，Fan Zhiyuan

(School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

Based on ABAQUS，a one-dimensional time domain explicit integration method was applied to analyze the seismic response of two oil field sites under six seismic waves. The influence of seafloor site condition on the site response was obtained under different earthquake intensities，and the category of two seafloor sites was classified according to current codes. The results show that the response spectra of seafloor waves are clearly distinguished from those of terrestrial waves. With the increase of earthquake intensity，the peak value of response spectrum increases gradually. However，earthquake intensity mainly affects the high frequency band of the response spectrum，and only has a limited impact on the low frequency band. At the same time，the amplifying effect of seafloor soil on the surface peak acceleration of the ground motion decreases gradually and changes nonlinearly. The existing seismic design parameters for land could not apply to seabed，so it is necessary to carry out corresponding researches on it.

finite element；soft seafloor site；seismic response analysis；site classification

the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(No.51239008)and the National Natural Science Foundation of China(No.51379145).

P315.9

A

0493-2137(2018)11-1171-10

2018-04-21；

2018-05-07.

李 飒（1970—  ），女，博士，教授.

李 飒，lisa@tju.edu.cn.

国家自然科学基金重点资助项目(51239008)；国家自然科学基金资助项目(51379145).

10.11784/tdxbz201804078