波动数值模拟中透射边界的稳定实现

从波动能量在计算区内累积增大的观点出发,通过简单的一维弹性波模型,系统地阐明了在近场波动数值模拟中透射边界两类数值失稳--"高频振荡"和"零频飘移"的机理:前者源于对波动数值模拟无意义的高频波动在人工边界上的放大和波在有限计算区内多次反射产生的反复放大;后者则源于透射边界允许零频和接近零频的分量不断进入计算区. 由此提出了稳定实现透射边界的完整方案包括两项简单措施:第一,在全部计算区内按文中建议的方法注入小阻尼,以消除高频振荡;第二, 给出一种具有明确物理意义的消除零频飘移的算子算法. 最后,提供了三维波源问题和散射问题的详细数值试验结果.     

土层地震反应的数值模拟

利用土层地震反应分析的一维模型,系统地讨论了波动数值模拟时域算法的基本概念,首先阐明了模拟上层下卧基岩的精确辐射条件与多次透射公式之间的关系,给出了实现精确辐射条件的简化方法,然后将此边界条件与土层有限元运动方程结合,提出了半无限土层地震反应的一种解耦的有限元算法,本文还进行了这一算法的数值模拟试验,讨论了时域算法较之常用的频域算法的优点,复阻尼和粘性阻尼影响的差异以及研究与复阻尼理论对应的时域,     

关于Nakamura方法有效性的讨论

1989年,日本学者中村(Nakamura)提出了一种基于同一地表测点地脉动水平分量与竖向分量傅里叶幅值谱比值(H/V ratio)来估计场地特征的方法,即所谓的Nakamura方法。该方法及其成立的两个前提条件近些年一直是国内外研究人员争议的对象。本文通过唐山响嘡局部场地影响台阵获取的脉动与弱震加速度记录的统计分析和对比,对该方法及其成立的两个前提条件的合理性进行了讨论,并提出了一些可供参考的建议。     

消除多次透射公式高频振荡失稳的一种措施

多次透射公式（MTF）物理概念简单,便于在计算机上实现时空解藕的高精度波动数值模拟。然而,MTF与其它局部人工边界条件类似,存在数值模拟失稳问题,如高频振荡便是可能出现的失稳现象。本文在分析MTF高频振荡失稳机理的基础上,提出了在波动有限元数值模拟中消除MTF高频振荡失稳的一种措施,即在整个有限元数值模拟区内施加与应变速率成正比的较小粘性阻尼;同时,讨论了这一稳定措施的有效性及其对数值计算精度的影响,并通过数值试验检验了这一稳定措施的可行性。结果表明,消除高频振荡失稳的措施行之有效,且只对波动有限元数值模拟中无意义的高频分量具有抑制作用,而对有意义的较低频段内的波动有限元数值模拟精度影响较小。     

硬夹层厚度对场地地震反应的影响

文中基于某核电站场地工程地质资料,构建了5个硬夹层厚度不同的工程地质剖面。在此基础上,建立了5个一维分析模型,并应用一维土层地震反应等效线性化方法分析了硬夹层厚度对场地地震反应加速度峰值与反应谱的影响。分析结果表明:硬夹层的厚度对场地地震反应峰值加速度与反应谱有较明显的影响,硬夹层厚度的增加减小了场地的非线性效应;不同输入地震动水平下,硬夹层顶板的峰值加速度均小于输入加速度峰值,地表峰值加速度均大于输入加速度峰值;相同输入地震动水平下,随着硬夹层厚度的增加,硬夹层顶板和场地地表峰值加速度与输入峰值加速度之比均表现为先逐渐减小后逐渐增加的趋势,而场地地表与硬夹层顶板的峰值加速度之比随硬夹层厚度的增加总体逐渐增加;硬夹层厚度相同时,随着输入峰值加速度的增大,硬夹层顶板和场地地表的峰值加速度与输入峰值加速度之比逐渐减小;硬夹层仅对一定频带内的加速度反应谱有影响,其厚度越大,影响频带越宽,而对于影响频带之外的加速度反应谱影响很小,同时周期越长影响越小。     

强震动观测合作组织关于强震动记录处理和发布的准则与建议及其注解

“十五”期间,我国建立了由约2000个台点组成的数字强震动观测台网,并取得了相当数量的数字强震动资料,特别是汶川地震,获得了上千条主震和余震的加速度记录。如何尽快地将这些宝贵的强震动观测记录应用于工程抗震设计,发挥其在防震减灾中的作用,是目前迫切需要解决的问题,为此我们编译了此文。     

阻尼振动方程的一种显式直接积分方法

介绍了一种求解阻尼振动方程的条件稳定的直接积分方法及其逐步求解过程,该方法是显式的,适于分析阻尼系统的动力反应。     

刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法

在实际工程中发现,在强地震动作用下等效线性化方法低估了地表地震动的峰值加速度反应。通过与场地效应竖向台阵观测记录的对比分析证实了这一现象,其主要原因是等效剪应变水平的取值高于高频段实际剪应变水平,从而抑制了土层地震反应中的高频成份。若干分析表明,动力反应过程中土体的剪应变是随频率而变化的,且试验表明土体的刚度和阻尼是与剪应变相关的,据此假设土体刚度和阻尼是与频率相关的。基于这一假设,对传统等效剪应变的选取如何使得土层对基底地震动输入中的高频成分产生滤波效应的原理进行探讨,且通过频率相关的等效线性化方法对该原理进行证明。将该方法应用于Port Island场地效应竖向台阵的分析,并与实际地震动记录进行了对比,结果表明,较之传统等效线性化方法,能更加合理地考虑地震动输入中的高频成分。     

山脊地形效应的强震动观测研究

根据强震动观测、实验研究与数值模拟结果表明,山脊地形对地震动具有显著影响。文章基于汶川地震主震及余震的三个地形效应观测台阵记录的三分量地震动加速度时程,经基线校正后计算得到各观测点的地面峰值加速度、峰值加速度比和反应谱比,分析山脊地形对地震地面运动的影响。结果表明：山脊地形对地震地面运动的影响显著,其地形地震效应随山脊地形的不同而变化,且地形效应具有方向性;水平向地形效应显著于垂直向;谱比是周期相关的,在所分析的周期范围内谱比不总是大于1.0。     

白鹤坪边坡稳定性分析

边坡监测可为掌握边坡变形特征和规律提供依据,指导在边坡发生严重变形时的应急处理。白鹤坪边坡是三峡库区的典型边坡,依据边坡的变形特征定性地认为该边坡为潜在的推移式滑坡。1998年调查发现白鹤边坡存在一定的滑移,为了对其实施监测预报、预警,减轻因其滑动而引起的地质灾害,在该边坡上建立了由10个GPS观测点组成的边坡位移观测系统,以监测边坡的变形。本文以2014年5月至2016年4月近两年的白鹤坪边坡变形观测系统所获得的位移数据为基础,对边坡的位移变形进行了统计,并结合数值模拟分析了边坡的水平向相对位移。分析表明,在边坡由缓变陡处变形显著增加,边坡现处于基本稳定状态,其变形主要受降雨影响,每年汛期时（5-10月）边坡变形量偏高。其次为库水作用影响,江水对坡脚冲蚀,使边坡前缘局部产生了小规模崩滑现象。