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局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响

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地球物理学进展 2012年第1期27卷 122-130页

作者：田林徐则民张家明昆明理工大学建筑工程学院土木工程系昆明650500

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响是目前众多学者所关注的问题.其影响主要由入射波频率、入射角度、地形几何形状、介质性质等几个因素所制约,所反应出来的散射效应主要体现在地表位移变化上.本文归纳了凹陷地形、凸起地... 详细信息

局部地形下入射波散射效应对场地地震响应的影响是目前众多学者所关注的问题.其影响主要由入射波频率、入射角度、地形几何形状、介质性质等几个因素所制约,所反应出来的散射效应主要体现在地表位移变化上.本文归纳了凹陷地形、凸起地形、沉积谷地以及复合地形这四类局部地形入射波散射效应对场地地震响应的影响,对目前研究成果进行了评述,并针对数学技术、工程应用、模型建立等7个方面指出了现今存在的问题和今后发展的方向.

关键词：局部地形入射波散射效应场地地震响应研究进展

局部地形下入射波散射效应对地震动影响解析解研究进展

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中国地震 2012年第3期28卷 231-244页

作者：张家明徐则民田林裴银鸽昆明理工大学建筑工程学院土木工程系昆明市呈贡大学城650500

局部地形条件对地震动放大有显著影响,解析法和数值法均可研究该问题,而解析法可以分析问题的物理本质和检验数值法的精度。将局部地形分为无盖层凹陷地形、有盖层凹陷地形(沉积谷地)、凸起地形和复合地形;分别综述了国内外关于各种局... 详细信息

局部地形条件对地震动放大有显著影响,解析法和数值法均可研究该问题,而解析法可以分析问题的物理本质和检验数值法的精度。将局部地形分为无盖层凹陷地形、有盖层凹陷地形(沉积谷地)、凸起地形和复合地形;分别综述了国内外关于各种局部地形对地震动影响的解析解研究成果。从以下4个方面分析和讨论当前研究成果:①研究方法;②计算介质模型;③各局部地形研究水平的不均衡;④研究存在不足之处。提出了未来发展方向:未来该领域应加强研究局部地形对Rayleigh波地震动响应规律,开展局部地形对多种波耦合入射下的地震动响应规律的研究,运用非线性波动理论研究局部地形对地震动的影响和开展三维非线性地震动数值模拟研究。

关键词：局部地形地震动解析解研究方法计算模型非线性波动理论

SV波斜入射下局部地形对隧道地震响应的影响

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北京交通大学学报 2012年第6期36卷 79-84页

作者：傅方赵成刚李伟华张卫华北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

不规则地形及地震波斜入射引起的局部场地地震动空间变化,会对隧道的整体动力响应产生影响.本文基于波动理论建立了可同时考虑局部不规则地形影响和地震波斜入射引起的,非一致地震动输入的隧道整体动力响应分析模型,进而研究了单一坡地... 详细信息

不规则地形及地震波斜入射引起的局部场地地震动空间变化,会对隧道的整体动力响应产生影响.本文基于波动理论建立了可同时考虑局部不规则地形影响和地震波斜入射引起的,非一致地震动输入的隧道整体动力响应分析模型,进而研究了单一坡地地形及相邻地形下,SV波以不同方向、不同角度入射时的隧道地震动力响应.结果表明:局部不规则地形下SV波斜入射时产生的波形转换会造成隧道周边的应力分布及最大动力响应位置发生明显改变,隧道的潜在不稳定性增加,而SV波的入射方向则决定了隧道各关键节点位移动力响应的变化趋势.因此在进行地震敏感区隧道地震动力危险性分析时,应同时考虑地震波入射角度、入射方向及地形条件等因素的影响.

关键词：隧道局部地形地震响应斜入射黏弹性人工边界

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局部地形地震动的二维有限差分模拟

局部地形地震动的二维有限差分模拟

作者：李志东哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

波动是自然界物质运动的一种重要的表现形式,弹性波在介质中传播时,其物理参数随着介质的几何性质及物理性质的变化而变化,地震波勘探利用波的变化规律,根据获取的数据来推测地下介质的组成及性质,从而实现地质、油气勘探的目的。求解... 详细信息

波动是自然界物质运动的一种重要的表现形式,弹性波在介质中传播时,其物理参数随着介质的几何性质及物理性质的变化而变化,地震波勘探利用波的变化规律,根据获取的数据来推测地下介质的组成及性质,从而实现地质、油气勘探的目的。求解弹性波动问题的数值方法有多种,较为常用的为有限差分方法、有限元法、谱方法等。其中有限差分方法是求解双曲型偏微分方程最常用的数值方法之一,有限差分方程通过网格差分近似弹性波动方程的微分算子,从而得到完整的弹性波场信息。有限差分方法具有运算速度快,编程简单等优点。通过有限差分方法得到弹性波动方程的有限差分方程,再加上初始条件及自由边界、吸收边界的离散形式,从而可以通过有限差分方程组的求解得到弹性波动问题的近似数值解,论文主要包括以下内容:(1)通过规则网格的有限差分方法,推导出二维弹性波动的有限差分方程。同时将自由边界和吸收边界进行离散,在满足稳定性的条件下,与初始-边值条件结合,构成能够解决实际问题的弹性波动有限差分方程组。(2)对推导出的弹性波动有限差分方程组进行程序编写,考虑不同复杂地形的自由表面情况,得到二维弹性波动有限差分正演流程的程序,使程序能够自动导入真实的地形参数进行模型的生成,使其具有能对真实复杂地形进行地震动模拟的能力。(3)以芦山部分地形为例,通过弹性波动有限差分流程对真实地形进行数值模拟,得到所有节点各个时刻的位移、速度、加速度。首先分析了地形对地震波传播的影响,及地震波传播到自由表面相应位置的动力响应;其次,对不同震源深度进行差分模拟,分析震源深度的改变对地震波在复杂地形表面传播的影响;最后讨论不同地形对地震波传播的影响,为实际工程提供理论参考。

关键词：局部地形波动有限差分方法吸收边界自由边界

考虑局部地形影响的曲线梁桥地震输入方向与地震响应研究

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考虑局部地形影响的曲线梁桥地震输入方向与地震响应研究

作者：陈磊江西理工大学

学位级别：硕士

近十几年来,我国地震频发,尤其是西部地区,这给人们的生命财产安全带来了威胁。桥梁作为人民的生命线工程,一旦被地震破坏,对道路的交通及后续的救援工作将会产生重大的影响。本文就山区中常见的曲线梁桥抗震设计中,考虑地震波影响的最... 详细信息

近十几年来,我国地震频发,尤其是西部地区,这给人们的生命财产安全带来了威胁。桥梁作为人民的生命线工程,一旦被地震破坏,对道路的交通及后续的救援工作将会产生重大的影响。本文就山区中常见的曲线梁桥抗震设计中,考虑地震波影响的最不利输入方向展开了相关的模拟试验的研究,以望对今后的抗震设计中起到参考作用,本文就下述三个方面展开了相关研究工作:(1)通过阅读国内外的相关文献,归纳了桥梁地震响应分析方法及地震动空间响应规律。(2)通过建立了三个不同跨径的三跨曲线梁桥模型,采用有限元分析的方法,建立了基于效应分量及合响应量两种最不利输入方向的判定准则,探究了多点输入对曲线梁桥最不利输入方向的影响,结果表明:当多点输入使各支撑位置地震动产生一定的相位差时会导致曲线梁桥的最不利输入方向产生明显改变,但随着视波速的逐渐增加其最不利输入方向将会同一致输入时趋于一致。(3)通过建立三个不同的三维场地模型,基于粘弹性人工边界理论,探讨考虑局部地形下的地震动的影响及对曲线梁桥地震响应的影响,结果表明:不论是P波还是SV波入射在考虑局部地形后地表地震动均会呈现放大效应,就整个坡体而言地表响应并非完全随着坡度的增加而逐渐增加,但是不论哪个坡度情况下均会大于平整场地的地震响应。曲线梁桥的地震响应会随着地形坡度的逐渐增加而增加,同时产生最大响应处会出现在坡顶或坡脚对应的桥墩处。(4)通过对于局部地形下地震动的影响研究成果,建立相应地形情况下的曲线梁桥模型,基于效应分量及合响应量两种不同的最不利输入方向的判定准则,探讨在局部地形下曲线梁桥的地震最不利输入方向。结果表明:局部地形下曲线梁桥的最不利输入方向会发生改变,同时会随着地形坡度的逐渐增加其最不利输入方向变化的幅度会逐渐减少。并且发现局部地形产生的地形效应并不是曲线梁桥最不利输入方向改变的主要原因,其最不利输入方向的改变更多是因为地形变化后桥梁自身结构形式的变化。

关键词：多点输入局部地形曲线梁桥最不利输入方向

地震波传播中半圆形局部地形效应的影响范围研究

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地震波传播中半圆形局部地形效应的影响范围研究

作者：高贺群哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

我国处于地震断裂带十分活跃的地理位置,地震现象频发。地震的危害不仅限于地震动,还包括有海啸、洪水等次生灾害,严重威胁到人们的生命安全和财产安全。调查表明,峡谷、山丘等局部地形放大效应的存在导致该区域内的震害尤为严重,因此... 详细信息

我国处于地震断裂带十分活跃的地理位置,地震现象频发。地震的危害不仅限于地震动,还包括有海啸、洪水等次生灾害,严重威胁到人们的生命安全和财产安全。调查表明,峡谷、山丘等局部地形放大效应的存在导致该区域内的震害尤为严重,因此研究局部地形在地震作用下的地震动及放大规律,一直是地震工程学领域的热点问题。SH波作为最基本的剪切波之一,针对其在弹性半空间中散射问题的理论研究已经比较成熟,但理论研究应用于实际工程的工作仍待突破,如工程防灾减灾领域非常关注的局部地形对地震动放大范围问题的研究。以此为背景,本文以波函数展开法下的精确解析为基础进行大规模的数值计算,开展以局部地形尺寸、波数和入射角为代表的参数研究,获得局部地形场地效应放大规律,拟合出可应用于实际工程中局部地形影响范围的经验公式,为地震工程的研究提供一条新思路。本文以半圆形峡谷和半圆形山丘为研究对象,将局部地形对地震的影响放大问题与曲面拟合公式问题结合研究。具体研究内容:首先,当入射SH波对半圆形峡谷与半圆形山丘地形的地表位移幅值分别有10%、12.5%和15%的放大范围时,针对SH波的入射波数、入射角度和局部地形效应之间耦合关系的变化,采用波函数展开法和复变函数法进行全地形地震影响范围的精细化解析计算;其次,讨论由局部地形导致的地震动放大效应在不同尺寸、波数和入射角度的影响下,地震动放大范围的变化情况,根据得到的三维曲面图形分析局部地形放大效应规律;最后,根据得到的图形数据进行拟合,通过modelNoLine(x,y,degree=)函数生成多元回归模型实现预测分析,再采用多元回归模型构建特征进行多项式曲线拟合。为了保证数据的真实反映情况,根据数据散点图的分布特征,采用分段拟合的方式减小实验数据之间的误差,对拟合结果中少数不满足要求的数据点进行修正处理,得到最终可应用于实际工程中的经验公式。

关键词：局部地形地震动位移幅值 SH波多项式拟合

局部地形对北京“7.21”特大暴雨影响的数值研究

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暴雨灾害 2014年第1期33卷 10-18页

作者：王宁张立凤彭军关吉平匡帅帅中国人民解放军理工大学气象海洋学院南京211101

利用NCEP1°×1°再分析资料和WRF模式对2012年7月21日北京特大暴雨过程进行数值模拟,结果表明,WRF模式能够成功模拟出本次暴雨过程,特别是对100 mm以上的大暴雨也有较强的模拟能力。基于控制试验,针对北京地区复杂的地形,设计了4组地... 详细信息

利用NCEP1°×1°再分析资料和WRF模式对2012年7月21日北京特大暴雨过程进行数值模拟,结果表明,WRF模式能够成功模拟出本次暴雨过程,特别是对100 mm以上的大暴雨也有较强的模拟能力。基于控制试验,针对北京地区复杂的地形,设计了4组地形敏感性试验。试验结果表明:北京地区局部地形的改变对暴雨落区的模拟影响不大,但对暴雨中心的分布和强度有影响,特别是西南部的局部地形对于本次暴雨过程中降水中心的落区具有很大影响,而北部和东北部的局部地形则作用不明显。进一步研究表明,北京地区西南部的局部地形主要是通过影响低层偏南风急流的流场结构,改变强辐合区和垂直运动的分布和强度,进而引起降水中心位置和强度的改变。

关键词：北京暴雨数值模拟局部地形敏感性试验

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局部地形对地震动的影响

勘察技术资料 1977年第4期 1-9页

前言随着我国社会主义建设事业的蓬勃发展,大批的工业项目、水工建筑、国防工程和居民点在山区兴建,而山区的地形比较复杂,这些局部地形对地震动有什么影响,怎样正确地进行估量,是一个急待解决的问题。按照过去的传统观念,只是在选择建筑

关键词：地震动地震局部地形震害指数地震波

面波对平面地表和局部地形变化时地面运动的放大作用

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云南工业大学学报 1986年第1期 20-30页

作者：黎家估高东范家参云南工学院云南省地震局

震害调查表明,局部地形条件的变化,对震害有明显的影响。表现为地面运动参数的放大和地面运动频率特征的变化。这是工程中极需解决的问题。而面波是使地表破坏的主因。本文以我国某次人工地震中布设的局部效应台阵为依据,利用面波在半... 详细信息

震害调查表明,局部地形条件的变化,对震害有明显的影响。表现为地面运动参数的放大和地面运动频率特征的变化。这是工程中极需解决的问题。而面波是使地表破坏的主因。本文以我国某次人工地震中布设的局部效应台阵为依据,利用面波在半平面内的传播的某一些成果来解释局部地形变化对地面运动的放大作用,并利用实际观测资料检验理论模式。

关键词：地面运动地壳运动放大作用局部地形面波地震波地表