基于快速边界元方法的倾滑断层近场效应和盆地聚焦效应耦合作用研究

作     者：刘中宪 周涛 黄振恩 黄磊 章博峰 

作者机构：天津市软土特性与工程环境重点实验室 天津大学土木工程系 天津城建大学土木工程学院 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：天津市重大科技专项（No.19PTZWHZ00080） 天津市自然科学基金重点项目（No.18JCZDJC39200） 天津市杰出青年基金项目(No.19JCJQJC62900) 

主　　题：快速边界元方法 倾滑断层 沉积盆地 近断层效应 场地效应 

摘      要：基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型，对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例，采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动，以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程，突破了确定性震源难以模拟高频地震波散射的瓶颈，通过设计快速边界元方法频域-时域自适应逆变换程序得到时域内地震响应，在频域和时域内皆实现了基于确定性运动学有限震源模型的地震动快速边界元法模拟，量化分析了倾滑断层动态破裂下近场沉积盆地地震动的放大效应，揭示了地震的近断层效应与盆地效应的耦合机制。结果表明：近断层效应和盆地聚焦效应存在明显的耦合作用，显著影响了盆地区域地震动的空间分布，盆地中心点的地震动相较于断层附近输入地震动放大了3.97倍；永久位移随断层距离的增加而衰减；在沉积盆地区域内，地震动持时显著延长，软土沉积对外部输入的速度脉冲有放大作用，出现幅值较大的长周期速度大脉冲；沉积盆地会显著增大近断层强震集中性的分布范围。本文发展了一种高效准确的近断层复杂场地地震动模拟方法，研究结论对近断层沉积盆地地震区划和工程结构抗震设计具有重要意义。