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地震动场地效应的数值模拟研究

黄云  
【摘要】:局部场地条件是影响地震动响应的一个重要因素,其对场地的地震波场传播及地震动能量具有较大的影响。典型的局部场地条件,如覆盖层场地和断层破碎带场地一直以来都是研究的热点问题。本文基于数值模拟方法,研究了这两种类型场地模型的地震动响应特征,主要完成了以下工作:(1)学习归纳了前人在地震动场地效应的研究理论、成果与方法,奠定了本文的研究思路。(2)学习归纳了地震波的基本理论和ABAQUS有限元数值模拟软件研究地震动场地效应的方法。(3)均匀半无限场地的数值模拟研究。基于全波场数值模拟,研究了Rayleigh波入射条件下,地震波场传播特征与地震动振幅特征。(4)覆盖层场地的数值模拟研究。基于全波场数值模拟,研究了Rayleigh波和SH波入射条件下,不同剪切波速和厚度的覆盖层场地模型的地震波场传播特征与地震动振幅特征。(5)断层破碎带场地的数值模拟研究。基于全波场数值模拟,研究了Rayleigh波和SH波入射条件下,不同剪切波速和宽度的断层破碎带场地模型的地震波场传播特征与地震动振幅特征。通过以上研究主要得到以下结论:(1)覆盖层场地中的软土覆盖层对地震动能量具有放大效应。地震波在场地土层分界面上发生的波场转换与相干作用导致了地震动放大效应,当覆盖层土体厚度较大时,地震动放大效应减弱。在场地硬岩和覆盖层土体交界区域,由于地震波的聚集作用使得该区域的地震动能量较覆盖层区域更大。(2)断层破碎带场地中的断层破碎带对地震动具有放大与隔震效应。地震波传播到到断层破碎带区域时,会在断层低速带和围岩高速带之间发生反射及折射,出现波场转换与相干作用形成围陷波。断层破碎带对地震动能量具有放大效应,但在背离震源的一侧则具有隔震效应,其强弱与断层破碎带的剪切波速及宽度有关。


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