SH波入射时半圆形凸起与凹陷地形的地震动

研究了弹性半空间中半圆形凸起与凹陷相连地形对SH波的散射问题。将整个求解区域分割为2部分,在其中分别构造满足边界条件的位移解,通过移动坐标使之满足“公共边界”以及半圆形凹陷表面上的边界条件,从而建立起求解该问题的无穷代数方程组。最后,给出了地表位移幅值的数值结果以及凸起地形顶点和凹陷地形最低点处位移幅值的反应谱并进行了讨论。     

SH波入射时等腰三角形与半圆形凸起地形的地震动

利用复变函数和移动坐标研究了等腰三角形凸起和半圆形凸起地形对SH波的散射.首先将求解区域分为三个部分,区域I为一个带有半圆形弧线的等腰三角形区域,区域II为含有两个半圆形凹陷的弹性半空间,区域III为包括半圆形凸起在内的圆形区域.在区域I中构造满足在腰三角形斜边上应力自由的驻波函数WA,在区域II中分别构造两个半圆形凹陷的散射波WB和WC,且两者均预先满足水平界面上应力为零的边界条件,在区域III构造一个上半部边界应力为零,而其余部分位移、应力任意的驻波函数.将所研究的问题转换成一个求解满足在"公共边界"上位移应力连续的问题.可利用坐标移动方法,通过傅立叶级数展开,建立该问题代数方程组,并采用截断有限项的方法对其进行求解.最后,给出了一个算例.     

SH波作用下浅埋裂纹附近半圆形凸起的地震动

利用Green函数、复变函数及多极坐标法研究了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波的散射问题。首先求解出适合本问题的Green函数,即含有半圆形凸起的弹性半空间内任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移场的解答。然后,从半圆形凸起地形对SH波的散射问题出发,利用本问题的Green函数在基体内构造裂纹。最后给出了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波散射的位移场。通过算例讨论了裂纹对地表位移幅值的影响,结果表明裂纹在一定情况下具有减震作用。     

SH波对圆弧形凸起地形的散射

本文采用“契合”的方法,给出了一个求解平面ＳＨ波对圆弧形凸起形散射的新方法。利用包括圆绵形凸起上边界线在内的一个圆域中预先构造的满足凸起边界应力为零。其余边界应力待定的级数解和其余下的具有圆弧形凹陷的半空间中的解答。通过在其结合面上完成“契合”的过程中分别确定出圆域和半空间听解答。给出了问题的最终结果。利用上述方法,问题的求解仍归结为对一个无穷代数方程组的求解。最后,本文给出了数值结果并对其进行了     

平面SH波在相邻多个半圆形凹陷地形上的散射

本文利用复变函数和多极坐标方法研究平面SH波对相邻多个半圆形凹陷地形的散射问题。文中首先给出了相邻多个半圆形凹陷地形对SH波散射的波函数,进一步利用移动坐标的方法逐一地满足凹陷地形的边界条件。最后将解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。作为算例,对具有两个半圆形凹陷地形的问题进行了分析,给出了数值结果,并进行了一些讨论。     

凸起地形对地震动特性的影响

采用基于ABAQUS平台的显式有限元动力学分析方法,结合人工黏弹性边界理论,研究了局部凸起地形对地震动特性(包括反应谱、峰值加速度、峰值速度和峰值位移等)的影响,分析了台地宽度对地形放大效应的影响.结果表明:凸起地形平台段空间点地震动受地形效应影响较大,在零阻尼条件下,其谱比曲线呈双峰特点,.8—0.9s的中长周期段谱比达到一个较大值1.6,在0.08—0.09s的高频段谱比超过2.0,且最大值出现在平台中点;对于凸起地形斜坡段,在大部分周期点处,顶点的谱比高于其它斜坡点,而且在周期超过0.4s的频段,斜坡段观测点的谱比表现出较明显的规律性,即越靠近顶点的观测点,其谱比值越大;坡底段地表不同观测点的谱比基本在脚点与计算边界点(人工边界点)对应的谱比值之间变化,在不同的频段均表现出较明显的规律性.凸起地形平台段宽度对地震动高频成分的放大效应具有较大影响,但只局限在一定的宽度范围内,随着宽度的增大,其对地形放大效应的影响逐渐减弱. 此外,台地宽度的变化对地震动峰值加速度的放大效应有一定的影响,而对峰值速度、峰值位移的放大效应的影响则不明显.      

阶跃SH波作用下半圆形凹陷地形的瞬态反应—长期解

本文利用Ｌａｐｌａｃｅ变换和波函数展开方法讨论了在阶跃的ＳＨ位移波作用下半圆形凹陷地形的瞬态反应问题。经Ｌａｐｌａｃｅ反演后，求出了阶跃ＳＨ波通过凹陷地形后散射位移场的长期解。最后给出了在不同时刻凹陷地形表面上各点的位移反应。     

任意圆弧形凸起地形对平面SH波的散射

本文采用波函数展开方法提出弹性半空间表面一任意圆弧形凸起边界对平面ＳＨ波二维散射的封闭级数解答，利用引入的辅助函数和推广的外域型Ｇｒａｆ加法公式将解答归结为一代无穷代数方程组的求解，解答的数值结果可由无穷方程的截断计算得出，文中从级数项数增加时计算结果的收敛以及边界条件的收敛满足两方面检验了截断计算的精度，并指出了位移解答的收敛速度与主要参数之间的关系，同时，对凸起角点的应力奇异性及其对解答精度的     

SH波入射时半圆形凸起地形附近浅埋圆形衬砌结构的动应力分析

本文给出了地下圆形衬砌结构与地面上的半圆形凸起地形对垂直于地面入射的SH波散射问题的解答。方法是将求解区域分割成两部分。其一为包含半圆形凸起地形在内的圆形区域Ⅰ，其二为带有一个半圆形凹陷和一个圆形衬砌结构的弹性半空间Ⅱ，半圆形凹陷部分为其公共边界，在区域Ⅰ和Ⅱ中分别构造其位移解，然后再通过移动坐标，使其满足“公共边界”上的条件和地下衬砌的边界条件，建立起求解该问题的无穷代数方程组。最后，本文给出了算例，并讨论了数值结果，给出了圆形衬砌结构周边上的动应力集中系数变化规律。     

SV波斜入射下凸起地形对地震动特性的影响分析

针对10种不同坡角的凸起地形,采用基于透射边界的有限元-有限差分计算方法,研究了局部凸起在SV波斜入射时,地震动峰值加速度放大倍数和反应谱谱比随入射角度的变化规律。结果表明:①地震波以一定的角度斜入射时,地表大部分观测点的峰值加速度放大倍数大于垂直入射的情况;②在计算模型宽高比一定的情况下,最不利入射角度与坡角有一定关系,且地表最不利位置随坡角增大由凸起台地边缘向中心移动;③入射角度对凸起地形地震反应谱特性的影响十分显著,不但影响谱比的幅值,也影响谱比曲线的形状,斜入射时各关键节点大部分周期点的谱比值大于垂直入射,入射角度对反应谱中的高频成分影响较为显著,而对长周期成分影响不大。     

SH波在含圆形孔洞的半圆形凸起处的散射

采用复变函数法研究了含有圆形孔洞的半圆形凸起地形对SH波的散射问题。第一步将所研究的域分为两个域，相应地构造出了所论问题的两组解：一组是在凸起边界上满足应力为零、而其余边界应力待定的圆环域中的级数解，另一个组为含有半圆形凹陷的半空间的解。第二步，通过上述两个域(两组解)在“公共边界”上实施“契合”，建立起求解该问题的无穷代数方程组。第三步，对有限个方程进行数值求解，给出了地表位移幅值和圆形孔洞的表面位移及周边上的动应力集中的数值结果，并讨论了波数及凸起和圆孔半径比等的影响。     

SH波对浅埋圆柱形弹性夹杂附近多个半圆形凸起的散射

利用复变函数及移动坐标法建立了多个半圆形凸起及附近浅埋弹性夹杂对SH波散射问题的解析方法.求解时将整个求解模型进行分区,区域I为包括多个半圆形凸起在内的多个圆形区域;区域II包括多个半圆形凹陷和1个圆柱形弹性夹杂.然后在两个区域内分别构造满足边界条件的位移解.最后,根据连接面的契合条件,利用移动坐标法将两个区域在公共边界上装配起来,同时考虑弹性夹杂的边界条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组.通过算例,讨论了凸起间距,夹杂埋深等参数对地表位移幅值的影响.     

北京市区埋藏基岩凹陷地形对地震动的影响

北京市区沿三里河——西四——德胜门有一条地震高烈度异常带,其产生异常的原因众说不一。目前北京地区仍存在中等强度地震的波及与威胁,同时该区高层建筑正在日新月异的发展,因而探明这条高烈度异常的成因看来是很必要的。本文回顾了有关场地工程地质条件对地震动的影响的研究进展,详细分析了该区的工程地质和基岩构造情况,利用经作者扩展的SAP 5程序计算了典型剖面的地震反应。结果表明深度在1000——1500米的基岩凹陷对这一高烈度异常似有着控制性的影响。由于地面振动的卓越周期在1.0秒左右,将对该区的长周期结构(如高层建筑和烟囱等)带来不利影响。     

任意圆弧形凸起地形中隧洞对入射平面SH波的影响

借助辅助函数的思想， 采用波函数展开法给出了圆弧形凸起地形中隧洞对入射平面SH波影响问题的一个解析解．数值结果表明，凸起地形中隧洞的存在以及隧洞大小，对凸起地形表面运动，以及凸起地形中的隧洞的动应力集中均具有显著影响．      

圆弧形凹陷地形对平面SH波散射问题的级数解答

本文将Graf加法公式进行推广,使之适用于弹性波散射的外域问题。以此为基础并结合波动方程的级数展开技术,将圆弧形凹陷地形对平面SH波散射问题的稳态解答归结为一简单的无穷代数方程组的求解。当凹陷地形为半圆形状时,解答退化为已知的精确解。最后,给出若干典型算例,以便理解宽频带下局部凹陷深宽比对地震地面运动的影响,并用于检验各种直接数值方法的精度。     

SH波入射时凸起场地的地形和土层放大效应

基于间接边界元法,首先采用Ricker波作为输入波,分别研究了SH波入射时均匀半空间凸起场地、两侧含覆盖土层的岩质凸起场地、匀质土质凸起场地、异质土质凸起场地的波传播特征,同时比较了凸起地形与土层对Ricker波的放大效应,研究表明,覆盖土层能增强场地对地震动的散射和反射效应并延长地震动持时,土层对地震动的放大效应比凸起地形对地震动的放大效应更为显著。在此基础上进一步以Taft波、El Centro波和天津波作为输入地震动,研究了异质土质凸起场地的地震响应,就本文所考虑的模型而言,这3种地震动输入下得到的凸起场地对地表加速度反应谱峰值的放大幅度分别为102.9%、149.9%和186.7%,大大高于建筑抗震设计规范中为考虑地形效应而对水平地震影响系数最大值进行增幅的取值。     

层状半空间中周期分布凸起地形对平面SH波的散射

提出了一种新的以层状半空间中周期分布斜线荷载动力格林函数为基本解的间接边界元方法,研究了周期分布凸起地形对平面SH波的散射问题.方法将散射波场分解为凸起内部散射波场和凸起外部散射波场.凸起内部散射波场通过在凸起闭合边界上施加虚拟斜线荷载产生的动力响应来模拟,而凸起外部散射波场则通过在凸起与半空间交界面上施加虚拟周期分布斜线荷载产生的动力响应来模拟.周期分布斜线荷载动力格林函数的引入,使得本文方法仅需针对一个凸起进行边界单元的离散和求解,便可完成问题的求解,避免了通过截断无限边界求解而引入的误差,方法具有较高精度的同时显著降低了求解自由度.文中通过与已有结果的比较,验证了方法的正确性,并以均匀半空间和基岩上单一土层中周期分布凸起为例进行了数值计算分析.研究表明,凸起间距对凸起地形间的动力相互作用有着显著的影响,同时层状半空间中周期分布凸起地形对SH波的散射与均匀半空间情况也有着显著的差别.

     

正交各向异性半圆形沉积谷对SH波的散射

采用波函数展开法给出了具有圆柱型正交各向异性半圆形沉积谷地形对SH波散射的解答,研究了入射波特性和沉积谷的各向异性对地面运动的影响。稳态SH波入射时,在圆柱型正交各向异性沉积谷中波函数的径向函数满足非整数阶的Bessel方程。数值结果表明:沉积谷地表位移的幅值大小与入射波的频率、入射方向、沉积谷介质的径向与环向剪切模量比及半空间与沉积谷剪切波速比和密度比密切相关,当沉积谷介质比半空间介质软时,沉积谷地表位移幅值明显增大,与各向同性介质的沉积谷地相比,沉积谷介质的各向异性对地面运动的影响非常显著。     

SH波在多个浅埋圆形孔洞附近的多个含孔半圆形凸起地形处的散射

为研究地震时局部地形与附近浅埋结构的作用,文中使用"分区"思想,复变函数法和移动坐标的方法,建立多个浅埋圆形孔洞附近的多个含孔半圆形凸起地形对SH波的散射的数学模型,并通过算例给出含孔半圆形凸起地形的地表位移,讨论了浅埋圆孔的深度、含孔半圆形凸起间距及浅埋圆孔间距对地表位移影响。