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复杂场地对地震波传播的影响

作　者: 卓旭炀
导　师: 景立平
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 固体力学
关键词: 地震波动两相介质饱和度土层结构复杂地形
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 285次
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内容摘要

复杂场地对地震波传播有很重要的影响，地震现场调查显示，地震烈度异常区与场地条件密切相关。由于种种条件的限制，以往主要采用单相介质进行地震波传播的模拟。本文利用两相介质运动微分方程和集中质量有限元法，并结合透射边界对几种复杂场地对地震波传播的影响进行了模拟。具体内容如下： 1、波垂直入射时饱和土人工边界的处理对于成层饱和土和均质饱和土来讲，当波从底边界垂直入射时，具有波型不变的特性，也就是说，不会耦联出其他类型的波。利用波的这种特性，本文给出了一种利用透射公式模拟饱和土人工边界的方法。 2、欠饱和土的修正方法通常把饱和度sr在90％～100％之间的土称为欠饱和土，本文首先利用等价模量对水的体积模量进行修正，然后利用两相介质的动力微分方程分析欠饱和土的动力特性。 3、场地土层结构对地震波传播的影响土层结构对不同类型的地震波的传播有不同的影响。 SV波垂直从底边界入射时，由于水并不能承受剪切作用，所以两相介质和单相介质对地震波的传播影响一致。随着软夹层埋深的增加，地表土层位移反应有增大的趋势；而地表土层加速度反应有减小的趋势。随着硬夹层埋深的增加，地表土层位移和加速度反应都有减小的趋势。 P波从底边界垂直入射时，饱和度对地表土层的反应有显著的影响。就地表土层位移和加速度相对于基岩的放大倍数来说，一般有这样的规律：单相土的放大倍数最大，欠饱和土的放大倍数最小，饱和土的放大倍数居中。地表土层反应相对于基岩反应的放大倍数随着软夹层或硬夹层位置改变而产生的变化很小。 4、复杂介质情况下盆地对地震波传播的影响基岩与沉积层的剪切波速比、沉积层的深度、沉积层的饱和度是影响地震波在沉积盆地中传播的重要因素。基岩与沉积层的剪切波速比越大，从沉积层中入射到基岩中的波就越容易被反射回来。沉积层的深度越大，波在沉积层中传播的时间就越长。所以，基岩与沉积层的剪切波速比越大，沉积层的深度越大，波就越容易聚集在盆地中，中国地震局工程力学研究所硕士论文波与波之间的干涉机会就越多，盆地的振动时间就越长，沉积层的位移和加速度反应就越大，波的频谱成分就越丰富。饱和土的位移和加速度反应与单相土的位移和加速度反应相近，欠饱和土的位移和加速度反应大于单相土的位移和加速度反应。欠饱和土使沉积盆地的基本共振频率减小。5、复杂介质凸起地形对地展波传播的影响山体对地面运动有放大作用，在山脚则有抑制作用，山包之间峡谷的土层反应放大倍数受山包之间距离的影响较大。当山包距离较近时，受山包的抑制作用，峡谷的放大倍数较小。山包距离较远时，峡谷受山包的抑制作用减弱，放大倍数增大。欠饱和土的放大倍数小于单相土的放大倍数。介质的种类对地形放大倍数有比较明显的影响。欠饱和土比单相土具有更明显的地形效应，在被抑制区欠饱和土的位移或加速度放大倍数比单相土更小，在放大区位移或加速度的放大倍数比单相土更大。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-11
第一章绪论  11-22
  1.1 场地效应及其评估方法  11-13
  1.2 局部场地条件对地震动的影响  13-19
  1.3 场地效应在地震危险分析中的应用情况  19-20
  1.4 本文的主要的工作  20-22
第二章基于土力学模型的两相介质动力方程组  22-34
  2.1 土力学模型  22-23
  2.2 土力学模型微分方程的建立  23-27
  2.3 垂直入射时两相介质边界的处理  27-34
第三章欠饱和土土层结构对地震波传播的影响  34-51
  3.1 土层结构对地震波传播的影响  34
  3.2 本章研究的内容和方法  34-38
  3.3 SV波垂直入射水平成层土计算结果分析  38-42
  3.4 P波垂直入射水平成层土计算结果分析  42-45
  3.5 横向不均匀土层计算结果分析  45-47
  3.6 土骨架、水之间的位移及加速度的相互关系  47-50
  3.7 本章小结  50-51
第四章复杂介质情况下盆地对地震波传播的影响  51-81
  4.1 地质条件对地震烈度的影响  51-52
  4.2 盆地效应  52
  4.3 本章研究的内容和方法  52-54
  4.4 计算结果分析  54-79
  4.5 本章小结  79-81
第五章复杂介质凸起地形对地震波传播的影响  81-92
  5.1 地形放大效应及研究成果  81-82
  5.2 本章的研究内容及模型  82-84
  5.3 峡谷不同宽度时地表位移和加速度的变化规律  84-87
  5.4 各观测点的位移反应比较  87
  5.5 不同位置地表位移和加速度的谱比特性  87-91
  5.6 本章小结  91-92
第六章结语与展望  92-95
  6.1 本文结论  92-93
  6.2 今后的工作展望  93-95
参考文献  95-98
致谢  98-99
作者简介  99

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