基于谱元法的含饱和土层沉积盆地地震效应研究

作     者：于彦彦 陈宇嘉 丁海平 

作者机构：苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(51808371) 

主　　题：饱和土层 盆地 地震效应 谱元法 多次透射边界 

摘      要：基于传递矩阵法发展了一种平面波垂直和斜入射条件下，适用于非等间距谱元节点的波动自由场计算方法。在此基础上，结合高精度谱元法和多次透射公式实现平面波入射下局部饱和复杂场地波动散射问题的模拟。基于该方法，探究了SV波入射时考虑近地表饱和沉积土层的加拿大Kitimat沉积盆地的地面运动特征。通过与线弹性沉积盆地结果的对比，分析了饱和沉积土层对具有复杂几何基底和分层土层的二维盆地地表地震动放大效应的影响。结果表明：本文方法对于局部饱和场地地震动的模拟具有较高精度。考虑饱和土层时盆地地表地震动增强，水平分量位移峰值放大系数1.08左右，垂直分量最大1.8，但地震动峰值分布特征与单相介质盆地类似。饱和介质盆地中面波的频散现象更显著且持续时间更长，不同震相之间形成更强烈的相长干涉现象。部分场点卓越频率偏移，同时频域内放大特征也有明显改变，且不同频率对应的最大差异的位置与土层厚度有较好相关性。随孔隙率增大，饱和盆地地表位移幅值增大，同时对面波的形成和传播产生影响。