层状半空间中洞室群对入射SH波的散射

论文摘要

为缓解城市交通压力,我国一些大城市普遍在市中心地带建设地下铁道工程,且多为由两个洞室组成的大型洞室群。大型地下洞室群的建设无疑对沿线附近的设计地震动会有一定的影响,而对该影响定量地估计,对既有地面建筑物的地震安全性评估具有重要的指导意义。然而,以往的研究将天然土体简化为理想的各向同性弹性固体介质进行分析,但是天然土体由于沉积年代不同,需要用层状介质模型来反映沿深度方向上的不均匀性。本文正是在此研究背景下,对层状场地中洞室群入射SH波时的散射问题进行了研究。本文利用间接边界元方法,研究并讨论了基岩上单一土层中洞室群对入射SH波的放大作用。文中选择了三种具有代表性不同土层厚度的洞室群场地进行了讨论,并对该场地三种刚度比、不同洞室间距离与洞室半径比值的情况进行了讨论。从场地放大效应曲线上可以看出,洞室间距离和洞室半径的比值、基岩与土层的刚度比、无量纲频率等参数对SH波的放大作用都有非常重要的影响。从频谱曲线可以看出,对于SH波,每一个地面点都存在着一系列的入射波频率,使得在此频率下产生“共振”现象,共振频率处的地表位移幅值随着刚度比的增大而增大;刚度比则影响洞室群场地某一点放大系数的收敛速度,随着刚度比的增大,各阶振型位移放大系数的收敛速度增大。利用间接边界元法,研究并讨论了单相层状半空间和均匀半空间中洞室对入射平面弹性波放大作用的显著差别及原因,并指出了利用层状模型研究的必要性及合理性。利用间接边界元方法求解了层状饱和场地中洞室对入射弹性波的散射问题。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状及存在问题
• 第二章 土层及半空间的动力刚度矩阵
• 2.1 平面外运动的动力刚度矩阵
• 2.2 场地的动力刚度矩阵
• 2.3 SH波的自由场反应
• 2.4 半空间单一土层和格林函数的分析
• 第三章 层状半空间中洞室群对SH 波的散射
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 方法验证
• 3.4 算例分析
• 3.5 双洞室场地对入射SH波的散射
• 第四章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢