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凹陷地形是非常重要的局部场地之一,研究其对地震动的影响具有重要的理论和工程实际意义。本文采用间接边界单元方法,研究了层状半空间中凹陷地形对近场地震动的影响情况。通过数值计算,给出了一些有益的结论,可供含凹陷地形地区抗震设防提供参考。
本文利用间接边界元方法对SH波的散射问题进行了频率求解,再通过快速傅立叶变换技术研究并讨论了基岩上单一土层中凹陷场地对入射地震波的时程反应。文中用接近实际的场地参数去模拟自由场及凹陷地形,通过详细的参数计算,讨论了入射角度、土层厚度以及土层刚度等因素对自由场及凹陷地形地震反应谱的影响。
研究结果表明:凹陷地形对地震波具有显著的散射效应,土层厚度、基岩与土层的刚度比及局部凹陷地形等对地震动都有非常重要的影响。基岩上的软弱土层对地震波具有明显的滤波作用,使地表各观测点加速度时程的傅立叶谱产生了重要变化,基岩与土层刚度比越大地震波的较低频分量得到了加强而高频分量则被削弱,同时地表放大效应也越强;由于凹陷地形的存在场地各处对地震波的放大及滤波作用存在显著差别,距凹陷较近处场地对地震波的放大作用增强,较远处场地对地震波的放大作用接近自由场。同时,从地表加速度傅立叶谱及频率放大曲线上可以看出,局部地形对场地卓越周期有重要影响。