沉积介质各向异性参数对三维沉积盆地地震动的影响

发布时间：2021-08-11 23:22

　　沉积风化作用使得天然土体表现出成层性和横观各向同性（TI）,而基于TI层状介质模型的复杂场地地震效应研究尚处于起步阶段.本文将间接边界元方法（IBEM）模拟层状半无限域地震波场的优势进一步拓展到TI介质情况,结合"分区契合"技术研究了半空间中TI三维沉积盆地对地震波的散射问题.首先建立TI层状场地的精确动力刚度矩阵,然后推导TI层状半空间中均布斜面荷载动力格林函数,接着以格林函数为基本解建立相应的IBEM.通过与已有文献对比验证了方法的正确性,并以基岩上单一土层中半球形TI沉积盆地为例,探讨了沉积介质各向异性参数对沉积盆地地震动的影响.研究表明:TI场地地震响应与等效的各向同性场地地震响应存在显著差异; TI参数对三维沉积盆地对地震波散射的影响受入射波型、入射角度和入射频率的影响; TI参数的改变使得场地动力特性发生变化,显著影响了沉积盆地与层状半空间的动力相互作用机制. 

【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2020,28(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：19 页

【部分图文】：

坐标系(x",y",z")与坐标系(x,y,z)相对关系

散射场通过在边界的各斜面单元上施加虚拟均布斜面荷载产生的动力响应来模拟，即动力格林函数法．求解场地在均布斜面荷载作用下的动力响应包括两部分:场地表面的位移响应;沉积边界上各斜面单元的位移和应力响应．总体求解思路如下(如图4所示)，首先，在斜面单位荷载所在土层上下界面施加固定端约束，求得固定端的反力和土层内部响应;然后，解除上下界面的约束并将上下固定端的反力反向施加到总体系上，使用直接刚度法求解土层交界面及土层内部响应;最后，将上述两种状态叠加，即可求得场地在斜面荷载作用下的响应．作用于斜面上的任意方向均布荷载p0均可沿坐标轴分解，各方向的荷载幅值为px 0、py 0和pz 0，均布荷载px(x,y,z)、py(x,y,z)和pz(x,y,z)可表示为

1.1 计算模型如图1所示，三维TI层状半空间中存在一个任意形状的沉积盆地．以沉积中心为坐标原点建立坐标系(图1)．平面q P、q SV和SH波从基岩露头处入射，根据入射波平面与y轴的夹角ψy，入射方向和z轴的夹角ψz可唯一确定入射波方向．

【参考文献】：
期刊论文
[1]横观各向同性沉积谷地对平面qP和qSV波的放大作用[J]. 巴振宁,喻志颖,梁建文.  地球物理学进展. 2018(06)
[2]基于TI介质模型的沉积谷地对平面SH波的放大效应[J]. 巴振宁,张艳菊,梁建文.  振动工程学报. 2016(04)
[3]圆弧状多层沉积谷地在Rayleigh波入射下动力响应的解析解[J]. 张郁山.  地球物理学报. 2010(09)
[4]汶川特大地震汉源烈度异常原因的初步分析[J]. 薄景山,齐文浩,刘红帅,刘博,刘德东,孙有为.  地震工程与工程振动. 2009(06)
[5]圆弧形层状沉积谷地对入射平面SV波散射解析解[J]. 梁建文,严林隽,Vincent W Lee.  固体力学学报. 2003(02)
[6]圆弧形沉积河谷场地在平面P波入射下的响应[J]. 梁建文,严林隽,李军伟,Vincent W.Lee.  岩土力学. 2001(02)
[7]有限尼TI层状场地对平面入射SH波的响应分析[J]. 薛松涛,陈军,陈,王远功.  振动与冲击. 2000(04)



本文编号：3337095