圆弧形层状沉积谷地对入射平面P波的散射解析解

利用Fourier-Bessel级数展开法，给出了圆弧形层状沉积谷地对入射平面P波散射的一个解析解，并利用该解分析了谷中层状沉积排列顺序及相对刚度等因素对入射波散射的影响．      

圆弧状多层沉积谷地在平面SV波入射下的动力响应

利用波函数的Fourier-Bessel级数展开法,推导出了含任意多个圆弧状沉积层的谷地在平面SV波入射下稳态动力响应的解析解,并分析了该级数形式的解析解随着截断项数的收敛问题.其结果表明,该级数解能够在一个非常宽的频带范围内收敛;通过在简化条件下与现有其他解析解的比较,验证了该解析解的正确性;并利用该解析解,以稳态地面运动的位移幅值和相位差为基本参数,在一个较宽的频带范围内讨论了谷地中沉积介质的成层性对地面运动的影响,其结果表明对于多层谷地而言,当入射波频率较高时,散射波之间的干涉显著并且出现了能量聚焦现象.     

SV波入射下层状半空间相邻半圆形凸起地形地震响应研究

采用有限元方法计算SV波入射下层状半空间相邻2个半圆形凸起地形的地震响应,比较分析相邻凸起之间的相互影响。研究结果表明：（1）当无量纲频率 $\eta $ 较小时,凸起间距对地表位移谱放大系数 $\beta $ 的影响明显大于高频;凸起间距越小,右侧凸起对左侧凸起的影响越大,而左侧凸起对右侧凸起的影响还受入射角度限制。（2）当无量纲频率 $\eta $ > 1.0 时,对于相同的入射波频率和入射角度,凸起间距越大,对谱放大系数的影响越小。（3）当输入地震波波长大于凸起地形宽度时,相邻凸起的影响可忽略。（4）与SV波入射下均匀半空间半圆形凸起地形的地震响应相比,无论是单个半圆形凸起还是相邻2个半圆形凸起,在$ \left|x/a\right| $≤1.0范围内,层状半空间地表位移谱放大系数明显大于均匀半空间地表位移谱放大系数;在$ \left|x/a\right| $≥1.0范围内,偶尔会出现层状半空间地表位移谱放大系数小于均匀半空间地表位移谱放大系数的情形。     

圆弧状多层沉积谷地在平面P波入射下稳态响应的解析解

利用波函数的FourierBessel级数展开法,给出了含任意多个圆弧状沉积层的谷地在平面P波入射下稳态动力响应的解析解.并以具有三个沉积层的谷地为例,在宽频范围内,利用稳态地面运动幅值的空间分布,讨论了谷地中沉积介质的成层性对地面运动的影响.     

圆弧状多层沉积谷地在平面P波入射下稳态响应的解析解

规则的沉积谷地对地震波散射问题解析解的研究是地球物理学、地震学与地震工程学等学科领域重要的研究课题之一.Trifunac最先利用波函数的Fourier-Bessel级数展开在极坐标系下给出了半圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的精确解析解.其后,Wong和Trifunac利用波函数的Mathieu级数展开在椭圆坐标系下给出了半椭圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的解析解.     

圆弧状多层沉积谷地在Rayleigh波入射下动力响应的解析解

利用波函数的Fourier-Bessel级数展开法,推导出了含任意多个圆弧状沉积层的谷地在Rayleigh波入射下二维稳态动力响应的解析解,分析了该级数形式解析解随截断项数的收敛问题,讨论了在获取该解析解的过程中,用于计算Rayleigh波自由场的有限Fourier级数的项数和用于模拟水平地表的大圆弧的半径对解的影响.研究结果表明,该解析解能够在一个非常宽的频带内收敛.最后,利用该解析解,在一个较宽的频带范围内,讨论了谷地中沉积介质的成层性,包括沉积层的层数、软弱夹层的存在及其厚度等因素对地面运动的影响.     

平面SV波在层状半空间中沉积谷地周围的散射

采用间接边界元方法求解了入射平面SV波在层状半空间中沉积谷地周围的散射问题.问题的解答包含自由场和散射场两部分.自由场可由直接刚度法求得,散射场由层状半空间中斜线荷载动力格林函数来模拟.文中以入射平面SV波在基岩上单一土层中沉积谷地周围散射为例研究了土层和沉积谷地周围的影响.结果表明,由于考虑了土层的动力特性,平面SV...     

平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围的散射

采用一种特殊的间接边界积分方程法,求解了平面SV波在饱和半空间中任意形状沉积谷地周围的二维散射问题。结合饱和半空间中膨胀波源和剪切波源格林函数,由分布在沉积和半空间交界面附近两虚拟波源面上的波源分别构造沉积内外的散射波场,由交界面连续条件建立方程并求解确定虚拟波源密度,总波场反应即可由自由波场和散射波场叠加而得。然后通过边界条件验算、退化解答与现有结果的比较以及稳定性检验,验证了方法的计算精度。通过一组典型算例,研究了平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围散射的基本规律,详细给出了不同参数情况沉积谷地附近地表位移幅值和孔隙水压,着重分析了入射SV波频率和角度、边界渗透条件、沉积孔隙率等因素对场地反应的影响,得出了一些有益的结论。     

斜入射平面SH波在层状半空间中沉积谷地周围的三维散射

采用直接刚度法计算自由场动力响应,以层状半空间中移动斜线均布荷载动力格林函数模拟散射波场,采用间接边界元方法求解了层状半空间中沉积谷地对斜入射平面SH波的三维散射问题.由于文中采用的层状场地三维动力刚度矩阵是精确的,且用于模拟散射波场的均布移动斜线荷载可以直接施加在沉积交界面处而不存在奇异性,所以本文方法具有很高精度.文中以均匀半空间和基岩上单一土层中沉积谷地对入射SH波的散射为例进行了数值计算,研究表明,沉积谷地对地震波的三维散射与二维散射之间存在本质差别;层状半空间中沉积谷地与均匀半空间中沉积谷地附近地表位移存在显著差异.     

平面P、SV和Rayleigh波入射下沉积河谷地震响应IBEM宽频模拟

沉积河谷对地震波的高频散射规律尚不明确。采用一种高精度间接边界元法(IBEM)用于沉积河谷对平面P、SV和Rayleigh波的二维散射宽频求解分析。数值结果表明:IBEM可高效精确地模拟地震波的宽频散射;中低频段(无量纲频率η5.0),河谷地形对地震波的放大效应显著;高频波段(η10.0),河谷放大效应减弱甚至出现缩幅效应。随河谷深度增加,位移放大频段的带宽逐渐减小,第一峰值频率降低,且在低频段频谱曲线振荡剧烈。阻尼比对沉积河谷地表位移幅值具有显著影响,尤其是在高频段衰减作用明显。实际沉积河谷场地地震反应分析,需充分考虑波型、入射波频率和角度、河谷深宽比等因素,以更科学地进行震害解释和地震安全性评价。     

Scattering of plane P waves by circular-arc layered alluvial valleys: An analytical solution

IntroductionThe site effect of local inhomogeneity and irregularity on seismic wave propagation is one of the most attractive topics in seismology. The problem may be resolved by either analytical method or numerical method. Here, the analytical method is the wave function expansion method; numerical methods include the finite difference, finite element, boundary integration equation, and discrete wave number method, etc. Although these numerical methods can be applied for sites of arbitrary s…     

弹性层状半空间中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用

对Wolf理论进行拓展,使之可解决沉积谷地对波的散射问题,进而利用间接边界元法,求解了弹性层状半空间中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用问题。通过自由场反应分析,求得假想边界上各点的位移和各单元的应力反应。施加虚拟均布荷载,求得位移和应力的格林函数。根据应力和位移连续边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场反应和虚拟分布荷载产生的反应叠加起来,即得到问题的解答。最后,以基岩上单一土层中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用为例进行了数值计算分析,结果表明,层状半空间中沉积谷地和均匀半空间中沉积谷地对波的放大作用存在显著差别。文中分析了造成差别的原因,并讨论了覆盖层厚度和刚度对放大作用的影响。     

含多个圆弧状沉积层河谷场地对平面SH波散射问题的解析解

利用波函数展开法给出了含多个圆弧状沉积层河谷(盆地)场地对平面SH波二维散射问题的一个解析解,并以具有三个沉积层的河谷为例,分析了河谷中沉积层层数与排列次序对SH波散射的影响。     

地震波斜入射下层状场地中地下综合管廊地震响应分析

利用黏弹性人工边界和等效地震荷载时域波动输入方法,结合土层和半空间的精确动力刚度矩阵,实现了地震波斜入射下层状场地地下综合管廊地震反应分析,建立了不同场地条件下地下综合管廊分析模型。计算结果表明:地震波倾斜入射情况下,综合管廊结构地震响应与垂直入射时具有显著差异,一般SV波以30°临界角附近入射时结构地震反应最为剧烈;地下综合管廊动应力集中主要分布在管廊角部、中柱上下端;成层土波速结构变化对地下综合管廊地震反应亦具有显著影响。总体上看:当穿越软夹层时管廊结构地震反应更为剧烈,且覆盖层越厚,管廊结构内力幅值越大。因此地下综合管廊结构抗震设计宜考虑地震波倾斜入射及场地土层性质的影响。     

3D scattering of obliquely incident plane SV waves by an alluvial valley embedded in a fluid-saturated,poroelastic layered half-space

The indirect boundary element method is used to study the 3D dynamic response of an infinitely long alluvial valley embedded in a saturated layered half-space for obli- quely incident SV waves. A wave-number transform is first applied along the valley＇s axis to reduce a 3D problem to a 2D plane strain problem. The problem is then solved in the section perpendicular to the axis of the valley. Finally, the 3D dynamic responses of the valley are obtained by an inverse wave-number transform. The validity of the method is con- firmed by comparison with relevant results. The differences between the responses around the valley embedded in dry and in saturated poroelastic medium are studied, and the effects of drainage conditions, porosity, soil layer stiffness, and soil layer thickness on the dynamic response are dis- cussed in detail resulting in some conclusions.     

3D scattering of obliquely incident plane SV waves by an alluvial valley embedded in a fluid-saturated,poroelastic layered half-space

The indirect boundary element method is used to study the 3D dynamic response of an infinitely long alluvial valley embedded in a saturated layered half-space for obliquely incident SV waves. A wave-number transform is first applied along the valley’s axis to reduce a 3D problem to a 2D plane strain problem. The problem is then solved in the section perpendicular to the axis of the valley. Finally, the 3D dynamic responses of the valley are obtained by an inverse wave-number transform. The validity of the method is confirmed by comparison with relevant results. The differences between the responses around the valley embedded in dry and in saturated poroelastic medium are studied, and the effects of drainage conditions, porosity, soil layer stiffness, and soil layer thickness on the dynamic response are discussed in detail resulting in some conclusions.