层状TI半空间中凹陷和凸起地形对斜入射地震波的三维散射

摘要

局部地形地震效应一直是地震工程、地震学和地球物理等领域中的重要研究课题，其在各向同性介质中已有广泛研究。但由于沉积风化作用，天然土体表现出明显的各向异性。研究表明，天然土体的各向异性主要体现在横向与竖向材料参数间的差异，可采用横观各向同性介质（TI）来模拟。然而，目前关于横观各向同性介质中局部地形地震效应的研究还很少，将横观各向同性介质模型引入局部地形地震效应研究，有着重要的理论意义和工程指导价值。本文即采用间接边界元（IBEM）的方法对层状TI半空间中二维局部地形（凹陷地形和凸起地形）的三维散射问题进行研究，其主要工作如下。
　　1、在已有层状TI场地三维精确动力刚度矩阵的基础上，推导了层状TI半空间中移动斜线均布荷载动力格林函数，对此格林函数的正确性进行了验证，通过算例分析研究了影响层状TI半空间中移动斜线格林函数的因素。
　　2、在推导的层状TI半空间中移动斜线均布荷载动力格林函数的基础上，建立IBEM研究了层状TI半空间中凹陷地形和凸起地形对斜入射qP波、qSV波和SH波的三维散射问题，通过与已有的各向同性介质中凹陷地形和凸起地形的结果进行比较，验证了方法的正确性，并以均匀TI半空间和单一土层TI半空间中凹陷地形和凸起地形为例进行了数值计算分析，研究了波的入射频率、波的入射角度和TI介质模量比等因素对地形附近位移幅值的影响。
　　研究表明，TI半空间和各向同性半空间中凹陷地形和凸起地形对qP波、qSV波和SH波的三维散射存在明显差异，且差异与波的入射频率、波的入射角度及TI介质本身动力特性有关；TI介质模量比对单一土层场地的动力特性有着明显的影响，导致了单一土层TI半空间中凹陷地形和凸起地形附近的位移幅值与各向同性场地之间的差异性极其显著。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的问题

1.4 本文主要工作

第2章 层状TI半空间中移动斜线均布荷载格林函数

2.1 引言

2.2 计算模型和相应公式

2.3方法验证

2.4数值算例分析

2.5 本章小结

第3章 层状TI半空间中凹陷地形对斜入射地震波的三维散射

3.1 引言

3.2计算方法概述

3.3 方法验证

3.4数值算例分析

3.5 本章小结

第4章 层状TI半空间中凸起地形对斜入射地震波的三维散射

4.1 引言

4.2 计算方法概述

4.3 方法验证

4.4 数值算例分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文主要研究及结论

5.2 进一步工作的展望

参考文献

附录

发表论文和科研情况说明

致谢