你要的DEEPSOIL最新版本来了---地震场地反应分析

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1 引言

DEEPSOIL 是由Hashash Youssef教授【Hashash Youssef 教授2022年入选国家工程院(NAE)】领导开发的岩土场地反应程序，DEEPSOIL比SHAKE91更先进，既可以作1-D等效线性分析，也可以作1-D非线性分析，现在已经成为全球标准的场地反应分析软件。

有同学问起了如何获得这个软件，最直接的方法是登录伊利诺伊大学(University of Illinois)的站点免费下载DEEPSOIL，不过，如果登录和下载确实有困难，也可以从BD网盘上快速下载，已经为大家储存了最新版的DEEPSOIL V7.0.33 (8/13/2022)，文件尺寸为309M。本文最后给出了下载链接。

2 场地反应分析

地震场地反应分析(Site Response Analysis)研究的是地震波从输入基岩通过场地土向地表的传播过程，估计场地因地震而产生的地面响应。自从SHAKE首创提出一维等效线性模型(Equivalent-Linear Model) 以来《Schnabel P, Seed HB, Lysmer J. (1972) Modification of Seismograph Records for Effects of Local Soil Conditions. Bulletin of the Seismological Society of America. 62 (6): 1649-1664.》，进化出许多更为先进的分析方法，其中一个方向是从1D到2D和3D的扩展，另一个方向是从等效线性到非线性的扩展。最近的一个非常好的总结可参考Dr. Idriss 2019年的Terzaghi讲座---Response of Soil Sites During Earthquakes - A 60-Year Perspective(地震土场地反应分析--60年的展望)【Idriss I.M. : 2019年太沙基讲座 (TL55): 岩土地震工程】。在这个讲座中，Dr. Idriss讲述了地震土场地反应分析的过去，现在和未来，特别回顾了地震场地反应分析的发展历程。讲座视频共1小时15分钟, 550M。

按照Dr. Idriss的总结，影响场地反应分析的主要因素包括：(1) 地震输入波(input motion)；(2) 土层剖面(soil profile)；(3) 土的性质(soil properties)；(4) 分析方法(method of analysis)。

一维等效线性分析(1D)是工程中使用最为广泛的方法，适用于具有平行材料边界的平坦场地或缓坡场地。等效线性方法的原理是对于土剖面中的每一层土，假设剪切波从一个均匀的半空间通过水平层的土剖面向上传播，模型为粘弹性材料，在所有频率下都有恒定的阻尼比，通过减少剪切模量和阻尼曲线来近似土层的非线性应力-应变行为。有许多线性和非线性的1-D场地反应分析计算机软件，除了原始的SHAKE之外，之后发展出SHAKE91，ShakeEdit，SHAKE2000，SHAKEVT，EduSHAKE，ProSHAKE，D-MOD，DeepSoil等。对于倾斜或不规则的地面(例如坚硬的或嵌入的结构)，或者墙体、隧道等问题不能使用一维分析，需要使用二维甚至三维分析。工程实践中最流行最可靠的分析程序是FLAC，它可以进行1D,2D和3D场地反应分析，其它一些基于有限元的数值程序，例如Plaxis, GTS NX, DIANA, Quake/W等也能进行简单的二维分析。参考：

Dynamic Modeling Considerations
Comparison of FLAC3D to SHAKE for a Layered, Linear-Elastic Soil Deposit
Comparison of FLAC3D to SHAKE for a Layered, Nonlinear-Elastic Soil Deposit

非线性模型可以通过使用先进的FLAC3D本构模型，CYSoil, CHSoil, Soft-Soil, NorSand, P2PSand, Finn等更准确地捕捉经历高应变场地，例如软土场地和液化场地的反应。而当土中的剪切应变较低时，例如地面运动较弱或场地土较硬，等效的线性模型也能得到相似的结果，从实践的角度来讲，在这种情形下不必使用非线性模型。根据问题的复杂性和重要性，线性模型和非线性模型都可以使用更高的维度2D或3D。

常用的地震场地反应分析工具有SHAKE, DeepSoil和FLAC。其中，最初发展的一维等效线性分析工具SHAKE目前仍然在实践的地震安全评价中被广泛使用。随着地震数据的不断累积，一些研究者发展出经验的回归关系式，并把这些关系式合并到模型中用来校正选择的本构模型，例如DeepSoil。非线性分析最好的数值工具是FLAC, 目前FLAC内置了3个场地反应分析模型：(1) NorSand; (2) Finn; (3) P2PSand。【FLAC3D 7.0 新特性简介(P3)---新的本构模型】加利福尼亚大学(包括Berkeley和Davis)他们自己也开发了两个自定义的FLAC本构模型：PM4Sand和PM4Silt。

3 工程场地地震安全性评价

对于处在地震活动区域的工程场地，必须进行地震安全性评价。国内《工程场地地震安全性评价》(GB 17744-2005)推荐使用的是一维等效线性方法，场地典型土剪切模量和阻尼比的取值如下表所示。