地震动场地效应的数值模拟研究

发布时间：2020-09-22 11:46

　　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。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU435
【部分图文】：

技术路线图,技术路线,文本,垂直分量

图 1-1 文本技术路线1.3.3 课题的创新性(1) 研究了覆盖层场地及断层破碎带场中 Rayleigh 波能量占优的远场区域，地震的传播特征及地震动幅值特征。(2) 采用场地效应系数作为衡量标准，分别研究了地震动水平分量与垂直分量的应特征，揭示了地震动幅值的水平与垂直分量响应规律的不同。

示意图,纵波传播,示意图,纵波

震源所处区域的地球介质会迅速地发的介质具有连续性的特点，故而这种扰，从而形成弹性波，又称地震波。此外传播特征中传播形式的不同，分成体波和面波。其波前面具有球状的特点，故又可将其波又可分为纵波与横波；纵波的质点运度最快故被称为 P 波，因为纵波是由介为压缩波或膨胀波[22][23]。纵波的传播过介质中膨胀带和压缩带的交替变化而传

示意图,横波,示意图,纵波

质中传播速度最快故被称为 P 波，因为纵波是由介质的压缩与故其又被称为压缩波或膨胀波[22][23]。纵波的传播过程如图 2-1纵波是通过介质中膨胀带和压缩带的交替变化而传播。图 2-1 纵波传播示意图质点运动与其传播方向垂直，它在介质中的传播速度低于纵波波是由于介质剪切变形而形成的波，故其又被称为剪切波。按不同，横波可以分解为 SH 波与 SV 波；SH 波的质点振动方向与点振动方向与地面垂直[24]。横波的传播过程如图 2-2 所示。

【参考文献】