含饱和土的复杂局部场地波动散射问题的解析解和显式有限元数值模拟

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  本文利用解析和数值两种方法对含饱和土复杂的局部场地的地震动进行了深入的研究,首次给出了含饱和土的复杂的局部场地对地震波散射问题的一系列解析解,重点研究了饱和土半空间中圆弧形凹陷地形和具有圆弧形饱和土沉积层的沉积谷的地震地面运动及其影响因素。研究表明含饱和土的局部场地地震动除了与场地的形状和入射波形式及特性有关外,还与饱和土的材料参数以及边界的透水条件有着密切的关系。同时揭示了对于较软的饱和土场地,用单相弹性介质来模拟势必造成较大的误差。   本文提出并建立考虑耦合质量ρa影响的流体饱和两相多孔介质动力反应分析的一种显式有限元方法,建立了可用于任意地形不同地质材料中结构的动力响应分析的显式有限元法,研究了层状沉积河谷场地地震动力响应,分析了软夹层的厚度和刚度以及层状沉积河谷的高宽比对沉积谷场地地震动力反应的影响。研究发现:弱土夹层并非总是减小场地的响应。软土层的存在使地面的位移反应在一些敏感频段内有放大效应,随着软土层厚度的增加或者软土层刚度的减小,放大效应明显,放大频段加长。在高频段内,地面运动有明显的减弱效应。相对较浅的沉积谷的地表位移放大效应显著,而相对较深的沉积谷,位移反应在高频段内的减弱效应不明显。
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