断层场地对弹性波的散射

论文摘要

断层广泛存在于地壳中,作为场地条件影响地震波的传播,研究断层对弹性波散射的影响对理论研究和工程应用均有十分重要的意义。本文将Wolf建立的土层和半空间精确动力刚度矩阵和斜线荷载格林函数用于间接边界元法,在频域内研究了含破碎带和不含破碎带的两种断层场地对弹性波的散射。建立含破碎带断层的均匀场地模型,求解SH波、P波、SV波入射下的地表位移响应,并详细讨论影响场地反应的各因素,揭示了狭窄破碎带对弹性波散射的规律,发现破碎带很窄时,场地对弹性波仍可能产生很大的放大作用。求解了含破碎带的层状场地对SH波、P波、SV波的散射,研究表明层状场地与均匀场地中,破碎带的散射效应有显著差别,土层与破碎带存在相互作用,该相互作用可以使破碎带附近产生很大的位移。应用间接边界法求解了无破碎带断层(断层无限深)场地对SH波的散射。研究表明断层落差、断层两侧刚度比、断层倾角对散射有显著影响。若断层有落差,落差高度与波长相当时,地表位移较大。若断层无落差,其两侧刚度不同时,一般软端地表位移幅值较大,波从软端入射时尤其显著。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究现状
• 1.2 存在的问题
• 1.3 研究方法
• 1.4 研究内容
• 第二章 土层和半空间动力刚度矩阵
• 2.1 波的传播方程
• 2.2 动力刚度矩阵
• 2.2.1 平面外动力刚度矩阵
• 2.2.2 平面内动力刚度矩阵
• 2.2.3 场地整体动力刚度矩阵
• 第三章 含破碎带断层的场地对SH波的散射
• 3.1 求解方法
• 3.1.1 自由场反应
• 3.1.2 格林函数
• 3.1.3 边界条件
• 3.2 方法验证
• 3.3 含破碎带断层的均匀场地算例分析
• 3.3.1 破碎带宽度的影响
• 3.3.2 破碎带与围岩刚度比的影响
• 3.3.3 破碎带倾角的影响
• 3.4 含破碎带断层的层状场地算例分析
• 3.4.1 土层厚度的影响
• 3.4.2 破碎带宽度的影响
• 3.4.3 刚度的影响
• 3.4.4 破碎带倾角的影响
• 3.5 含破碎带断层的层状场地位移谱分析
• 3.6 本章 小结
• 第四章 含破碎带断层的场地对P波、SV波的散射
• 4.1 求解方法
• 4.1.1 自由场反应
• 4.1.2 格林函数
• 4.1.3 边界条件
• 4.2 含破碎带断层的均匀场地对P波的散射算例分析
• 4.2.1 破碎带宽度的影响
• 4.2.2 破碎带与围岩刚度比的影响
• 4.2.3 破碎带倾角的影响
• 4.3 含破碎带断层的均匀场地对SV波的散射算例分析
• 4.3.1 破碎带宽度的影响
• 4.3.2 破碎带与围岩刚度比的影响
• 4.3.3 破碎带倾角的影响
• 4.4 含破碎带断层的层状场地对P波的散射算例分析
• 4.4.1 土层厚度的的影响
• 4.4.2 基岩与土层刚度比的影响
• 4.5 含破碎带断层的层状场地对SV波的散射算例分析
• 4.5.1 土层厚度的影响
• 4.5.2 基岩与土层刚度比的影响
• 4.6 本章 小结
• 第五章 无破碎带断层的场地对SH波的散射
• 5.1 求解方法
• 5.2 精度分析
• 5.2.1 截断深度对精度的影响
• 5.2.2 边界单元划分对精度的影响
• 5.2.3 波数积分区域上限及波数区间积分点数对精度的影响
• 5.2.4 荷载源线与边界距离对精度的影响
• 5.3 方法验证
• 5.4 算例分析
• 5.4.1 有落差断层场地算例分析
• 5.4.2 无落差断层场地算例分析
• 5.5 本章 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步工作的设想
• 参考文献
• 致谢