常時微動

常時微動就是地球表層任何地點,任何建築物的地基,都在以微小的振幅不停的振動著,其振幅通常不超過數微米,振動周期一般為0.5S至數秒,這種不停的微小震動。 常時微動的測量結果目前主要套用於地基土劃分、地震小區化、地震烈度增量計算、建築物抗震性能評價、滑坡的地質調查等方面,可為工程地質以及震害預測等提供基礎性資料。

地球表層任何地點,任何建築物的地基,都在以微小的振幅不停的振動著,其振幅通常不超過數微米,振動周期一般為0.5S至數秒,這種不停的微小震動被稱為常時微動。
一、 成因及影響因素
微動(Micro)的產生可分為自然因素和人文因素兩大類。前者如風、雨、海浪、火山活動等,後者如工廠生產、交通運輸、建築施工等。
地脈動觀測,主要測定自然振源(風、雨、海浪、火山、交通等)引起的振幅為0.01~1μm 、頻率為0.5—20Hz的微振動波群,又稱常時微動。 地基、地表和地下的微動可以反映出場地的狀況,這是因為由各種振動源所產生的波動都具有各自的頻率,其波動的傳播特徵包含了地基的固有特性。現在的研究表明,微動波是由面波和體波組合而成的,周期為1秒以下的常時微動主要反映了場地結構的動力學特性與震源的關係不大體波形成的理論,把常時微動看成是由地下垂直入射的SH波和P波反射疊加而形成的。這種假設可以解釋很多實際觀測到的現象。而波動周期在一秒以上的中長周期微動,多數情況下,可以用面波理論說明。
二、常時微動的研究與套用現狀
微動研究是作為工程地震學的一個科研領域而發展起來的。日本是世界上微動研究最早和最富有成果的國家,早在1908年日本人大森就觀測到了周期在1秒以下的地基振動,並指出觀測到的地基振動的周期與地震時的周期具有一定的相關性。1931年日本科學工作者根據在東京、橫濱等地的觀測結果,指出了地基存在卓越周期,之後對地面微動與地基卓越周期之間關係的研究,就愈來愈受到更多科學家的關注。二戰以後,從五十年代開始,日本地震學家金井清教授,1957年在日本各地進行了大量常時微動的觀測工作,並且提出了根據微動觀測結果來劃分地基的分類方法,同時還弄清了地震發生時地震動和常時微動均受到地基固有振動特性的支配
日本人金井清,在1957年對微動的面波性質作了定量的分析和論,中島在1967年又從體波的觀點研究分析了微動觀測的結果,其理論與觀測的結果也比較一致。從目前觀測與研究的成果來看,兩種理論均可對微動現象作出令人比較滿意的解釋。
二十世紀七十年代以來,我們的世界範圍內隨著高、超高層建築物的興建,建築物的抗震設計及其研究,更廣泛引起人們的重視。因此在很多領域內都開展了關於中長周期微動的研究工作,並取得來較大的進展。此外,從八十年代以來,日本廣田教授套用長周期資料研究來推斷深部地下構造的方法,也已經達到了實用階段。我國關於常時微動的研究起步時比較晚的,是從上個世紀六十年代才開始的。在1964年的抗震建築設計規範中,已將嘗試微動的卓越周期作為確定場地類別的一種參考指標,並為重大工程抗震設計所需要的場地烈度進行了大量的測試工作。自1966年河北邢台地震開始,到1975年(2月4日)海城地震和1976年(7月28)唐山大地震以來,在北京、天津、大連和長春等許多城市的地震小區劃中都進行地表常時微動的觀測,同時還結合地震災害的調查,開展了常時微動與場地關係的震害的研究。目前我國對微動的研究和套用,以短周期的常時微動為主。對於長周期微動的研究國內,很少有人涉足。中華人民共和國國家標準《地基動力特性測試規範》GB/T 50269-97 對地脈動測試已經有了明確的規定。
三、常時微動的套用
常時微動的測量結果目前主要套用於地基土劃分、地震小區化、地震烈度增量計算、建築物抗震性能評價、滑坡的地質調查等方面,可為工程地質以及震害預測等提供基礎性資料。
參考資料:陳宏林等,工程地震勘察方法,北京:地震出版社,1998

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