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。     

Diffraction of anti-plane SH waves by a semi-circular cylindrical hill with an inside concentric semi-circular tunnel

A closed-form analytic solution of two-dimensional scattering and diffraction of plane SH waves by a semicylindrical hill with a semi-cylindrical concentric tunnel inside an elastic half-space is presented using the cylindrical wave functions expansion method. The solution is reduced to solving a set of infinite linear algebraic equations. Fourier expansion theorem with the form of complex exponential function and cosine function is used. Numerical solutions are obtained by truncation of the infinite equations. The accuracy of the presented numerical results is carefully verified.     

二维平面内考虑横向不均匀体散射作用的水平竖向谱比模拟与应用

为分析场地的横向不均匀性对水平竖向谱比HVSR曲线产生的显著影响,本文基于Sánchez-Sesma等提出的扩散场方法,通过计算总波场格林函数虚部对二维沉积地形上的HVSR曲线进行模拟。格林函数虚部则通过刚度矩阵和平面内斜线格林函数采用间接边界元方法进行求解。对二维沉积地形和相应的一维层状半空间的HVSR曲线进行了参数分析,着重讨论了沉积地形的形状、相对计算点位置等因素对HVSR曲线的影响规律。结果表明:沉积地形内外材料阻抗比对HVSR曲线的影响最为显著;随着沉积地形内外材料阻抗差异和沉积侧界面坡度的增大,沉积地形上HVSR曲线的第一峰值点的频率显著增大至相应层状半空间结果的3.3倍,同值相对较大。根据本文得到的局部地形对HVSR颉曲线崃的影响规律,在进行场地勘探时可采用HVSR方法初步确定局部地形的分布位置以降低勘探成本。     

基于快速多极子间接边界元法的城市区域沉积盆地三维地震响应宽频模拟

针对城市区域沉积盆地三维地震动模拟问题,发挥边界元法处理无限域波动问题的独特优势和快速多极算法(FMM)处理大规模问题的特性,形成适用于宽频、高自由度模型的快速多极子间接边界元法(FMM-IBEM)。通过精度对比和效率验证发现,FMM-IBEM可精确高效地实现三维复杂场地地震动宽频模拟,同时大幅度降低存储量和计算量。采用该方法对某含起伏基岩面的三维复杂形状沉积盆地进行频域和时域分析,结果表明:入射频率、盆地形状和盆地内部的位置点对沉积盆地地表位移放大作用均有不同程度的影响;总体上低频域的放大作用高于高频域;频谱曲线呈现多个共振频段;沉积盆地中部和边缘处地表位移放大效应差别显著。重要工程选址宜避开沉积盆地中地震能量积聚区域。     

地下隧道轴向地震动土作用分析

以弹性基岩上覆层状场地中刚性衬砌隧道为模型,采用间接边界元方法求解衬砌隧道所受的沿轴向地震动土作用,通过参数分析揭示轴向动土作用的幅值大小、空间分布等基本规律。研究表明,土-隧道动力相互作用对地震动土作用的空间分布形式影响较小,但对地下隧道所受地震动土作用峰值大小具有显著影响,隧道主要位置点的地震动土作用峰值与隧道相应位置处自由场土层应力相比放大1.7~2.4倍。论文最后提出一个轴向地震动土作用的简化计算方法。     

非平稳地震动过程模拟方法(Ⅱ)

在总结回顾具有同一统计特征非平稳地震动过程模拟的研究基础上, 提出了一个模拟产生与某个给定地震动记录具有同一统计特征[CD2]时变功率谱的非平稳地震动过程的方法. 方法具有如下一些特点： 模拟产生的样本过程在幅值上和频率上均是非平稳的, 幅值和频率的非平稳性均取决于目标时变功率谱; 任意一个样本过程的时变功率谱未必符合目标谱, 但在统计意义上却严格符合目标谱. 最后, 论文以Landers地震的一个加速度记录为例对方法进行了验证.     

弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射平面SH波的三维散射(Ⅱ)——数值结果与分析

以基岩上单-土层场地为例,计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移.研究表明,层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别.层状场地由于考虑了场地自身的动力特性,使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂,基岩与土层刚度比、土层厚度对散射效应均有着重要影响.随着基岩与土层刚度比的增大,地表位移幅值整体上逐渐增大;随着土层厚度的增大,土层对地表位移幅值的影响逐渐减小.在频域解答的基础上,给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答,并以Ricker波为例进行了数值计算.     

弹性层状半空间中凸起地形对入射平面SH波的放大作用

对Wolf理论进行拓展,使之可解决凸起地形对波的散射问题,进而利用间接边界元法,求解了弹性层状半空间中凸起地形对入射平面SH波的放大作用问题。本文模型的显著特点之一是考虑了层状半空间的动力特性以及层状半空间和凸起地形的阻尼;特点之二是计算精度高。文中以基岩上单一土层中半圆凸起地形对入射平面SH波的放大作用为例进行了数值计算分析。研究表明,基岩上单一土层中凸起地形对入射平面SH波放大作用和均匀半空间中凸起地形有着本质的差别;土层动力特性不仅影响凸起地形地表位移的幅值,还会影响地表位移的频谱;阻尼会显著降低凸起地形对高频波的放大作用。     

供水管网健康监测的压力监测点优化布置

供水管网压力监测点的优化布置可以提高供水管网健康监测的效率,为此在回顾了以供水管网优化调度为目的的压力监测点优化布置研究基础上,提出了一种以城市供水管网健康监测为目的的压力监测点优化布置的实用方法。该方法通过假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,并逐节点假设压力监测点,再以局部漏损对监测点压力的影响度大小为目标来实现压力监测点的优化布置。文中通过算例分析对方法的有效性进行了验证。研究表明,压力监测点多应布置在对压力比较敏感的管网末端,与实际工程经验一致;漏损大小对压力影响度的局部排序有一定影响,但影响非常小;本方法可用于小的局部漏损的监测,也可用于大的爆管事故的监测。