海底局部凹陷地形场地地震动分析

发布时间：2020-05-08 01:23

【摘要】：我国是一个地震频发的国家,且地质环境复杂,拥有很长的海岸线,很多水下隧道和桥梁等基础工程大多数均位于陆地与海洋接壤的地震多发地带,但目前针对水下的局部地形或者结构的地震动力响应的研究还很少。本文基于Biot的两相饱和多孔介质理论,在考虑水-饱和土层-基岩多介质耦合的条件下,采用数值方法研究了水下局部凹陷场地地震动力特征,为水下工程的抗震设计提供理论与技术支持。论文的主要工作和研究成果如下:1.建立了地震波斜入射时水下地基场地自由场的输入方法根据Snell定理,将已有的水下地基场地一维地震响应扩展到整个二维空间,将得到的一维响应导出作为自由场输入文件,并结合MTF人工边界,在不同边界处实行波场分离,实现了初始位移场的输入。编制了考虑水-饱和土-基岩多介质耦合的水下局部半空间场地二维地震动分析的有限元程序,计算了二维水下地基场地地震动响应。通过与现有文献结果的对比,验证了该输入方法的有效性和精度。2.研究了海底局部凹陷地形场地的地震动特征建立考虑水-饱和土-基岩多介质耦合的水下局部凹陷场地模型,利用所建立的水-饱和土层-基岩动力耦合的有限元分析方法,通过人工边界的施加、初始位移场的输入,实现了二维水下局部凹陷场地地震动反应数值分析。重点研究了水深、波的入射角度、饱和土的孔隙率、凹陷尺寸和波的种类等对海底凹陷地形场地地震动的影响规律。主要结论如下:(1)由于凹陷地形的存在,位移和动水压力时程曲线随着入射波频率的增大而变得越来越复杂。(2)P波入射时上覆水层对竖向位移和动水压力影响较大,SV波入射时的影响整体较小,且整体趋势是随着水深的增加竖向位移和动水压力而先增大后减小。(3)位移峰值和动水压力峰值随着入射角度的增加而呈现减小的趋势。地震波斜入射时凹陷左侧的放大系数要大于凹陷右侧,垂直入射时,凹陷部位的位移峰值呈现空间对称分布。(4)饱和土孔隙率增大,位移峰值和动水压力峰值均呈现减小趋势,对竖向位移峰值的影响要大于水平向,且P波入射时的影响要大于SV波。(5)凹陷宽度对局部地形的动力响应受地震波频率影响较大,随着高宽比变化,凹陷部位的动力响应没有统一的变化规律。
【图文】：

深水下地基场地分析模型

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【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU435

【参考文献】

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本文编号：2653878