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利用F-K谱估算瑞利波频散曲线评估观测台阵的布设方案

吴建明  
【摘要】: 局部场地条件,尤其是场地的土质条件,对地震动及震害有重要的影响。工程场地的每一层土的动力学参数可由波速、密度和阻尼比等来表达。一般,土层密度和阻尼比的变化幅度不大,波速,尤其是剪切波速是土层的主要参数。为了获得场地的剪切波速度结构,可以在有待研究的工程场地上布设地脉动台阵进行观测,通过分析观测记录提取场地的瑞利波频散曲线,然后反演得到场地的剪切波速度结构。 本文重点研究利用地脉动台阵观测记录获取瑞利波频散曲线的两个关键问题。 第一,地脉动台阵观测记录的分析方法。台阵布设的形状不同,观测记录的分析方法也不同,空间自相关法和频率波数法是现在国际上较为流行的两种分析方法。本文详细叙述了频率波数法的原理,和空间自相关法进行了比较,按照最大似然法的原理编制了计算频率波数谱的程序。作者导师在“工程场地条件的地脉动研究”课题中,与日本东京工业大学Seo教授等人合作,在厦门市远东金城和海景苑两处工程场地获得了高质量的地脉动台阵观测记录。Yamanaka博士利用频率波数法分析得到了频散曲线。本文分析得到的厦门两场地的瑞利波频散曲线与Yamanaka博士的结果进行对比,验证了本文程序的可靠性,对存在差异的原因进行了分析。 第二,台阵的布设。根据场地的实际情况布设什么形状的台阵比较合理?台阵至少需要布置几个测点?本文利用最大似然法,研究不同形状、测点数量的台阵,包括半径不变的圆形台阵、半径变化的圆形台阵、十字形台阵、混合型台阵、菱形台阵等,在模拟的正弦衰减波场中得到的频率波数谱,根据谱极值对应的波数矢量是否稳定来评价台阵的观测能力,为选择合理的台阵布设方案提供依据。同时,模拟7个入射方向的波场,论证了在北京地铁13号线回龙观站至霍营站区间布设的6个测点矩形台阵有足够的观测能力。


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