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《中国地震局工程力学研究所》 2003年
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复杂场地对地震波传播的影响

卓旭炀  
【摘要】: 复杂场地对地震波传播有很重要的影响,地震现场调查显示,地震烈度异常区与场地条件密切相关。由于种种条件的限制,以往主要采用单相介质进行地震波传播的模拟。本文利用两相介质运动微分方程和集中质量有限元法,并结合透射边界对几种复杂场地对地震波传播的影响进行了模拟。具体内容如下: 1、波垂直入射时饱和土人工边界的处理 对于成层饱和土和均质饱和土来讲,当波从底边界垂直入射时,具有波型不变的特性,也就是说,不会耦联出其他类型的波。利用波的这种特性,本文给出了一种利用透射公式模拟饱和土人工边界的方法。 2、欠饱和土的修正方法 通常把饱和度sr在90%~100%之间的土称为欠饱和土,本文首先利用等价模量对水的体积模量进行修正,然后利用两相介质的动力微分方程分析欠饱和土的动力特性。 3、场地土层结构对地震波传播的影响 土层结构对不同类型的地震波的传播有不同的影响。 SV波垂直从底边界入射时,由于水并不能承受剪切作用,所以两相介质和单相介质对地震波的传播影响一致。随着软夹层埋深的增加,地表土层位移反应有增大的趋势;而地表土层加速度反应有减小的趋势。随着硬夹层埋深的增加,地表土层位移和加速度反应都有减小的趋势。 P波从底边界垂直入射时,饱和度对地表土层的反应有显著的影响。就地表土层位移和加速度相对于基岩的放大倍数来说,一般有这样的规律:单相土的放大倍数最大,欠饱和土的放大倍数最小,饱和土的放大倍数居中。地表土层反应相对于基岩反应的放大倍数随着软夹层或硬夹层位置改变而产生的变化很小。 4、复杂介质情况下盆地对地震波传播的影响 基岩与沉积层的剪切波速比、沉积层的深度、沉积层的饱和度是影响地震波在沉积盆地中传播的重要因素。基岩与沉积层的剪切波速比越大,从沉积层中入射到基岩中的波就越容易被反射回来。沉积层的深度越大,波在沉积层中传播的时间就越长。所以,基岩与沉积层的剪切波速比越大,沉积层的深度越大,波就越容易聚集在盆地中, 中国地震局工程力学研究所硕士论文 波与波之间的干涉机会就越多,盆地的振动时间就越长,沉积层的位 移和加速度反应就越大,波的频谱成分就越丰富。 饱和土的位移和加速度反应与单相土的位移和加速度反应相近, 欠饱和土的位移和加速度反应大于单相土的位移和加速度反应。欠饱 和土使沉积盆地的基本共振频率减小。 5、复杂介质凸起地形对地展波传播的影响 山体对地面运动有放大作用,在山脚则有抑制作用,山包之间峡 谷的土层反应放大倍数受山包之间距离的影响较大。当山包距离较近 时,受山包的抑制作用,峡谷的放大倍数较小。山包距离较远时,峡 谷受山包的抑制作用减弱,放大倍数增大。欠饱和土的放大倍数小于 单相土的放大倍数。 介质的种类对地形放大倍数有比较明显的影响。欠饱和土比单相 土具有更明显的地形效应,在被抑制区欠饱和土的位移或加速度放大 倍数比单相土更小,在放大区位移或加速度的放大倍数比单相土更大。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P315

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【共引文献】
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【同被引文献】
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