层状饱和半空间中沉积谷地对弹性波的三维散射

摘要

沉积谷地是非常重要的局部场地之一，国内外大量的震害观测和分析表明，沉积谷地对地震波的散射有很大影响，开展这方面的研究工作具有重要的理论意义和实用价值。然而，大部分现有研究是建立在将天然土体简化为理想的各向同性弹性固体介质这一假设的基础上得到的，但是近地表天然土体是饱和的，需要用层状饱和介质模型来反映沿深度方向上的不均匀性和土体介质的多相性。本文正是在此研究背景下，对三维饱和均匀半空间和层状半空间中沉积谷地入射P、SV和SH波时的散射问题进行了研究。
　　 本文利用间接边界元方法，研究并讨论了三维饱和均匀半空间和三维饱和层状半空间中基岩上单一土层中沉积谷地对入射波的放大作用。文中在三维饱和均匀半空间讨论了水平入射角、透水条件和孔隙率变化三种情况下饱和沉积地形的地表位移幅值分布情况，并在饱和层状半空间中就三种不同的刚度比和土层厚度比的沉积谷地进行了讨论。
　　 研究表明，三维饱和半空间中无量纲频率、水平入射角度、透水条件、孔隙率、土层厚度、基岩与土层的刚度比等参数对的放大作用都有非常显著的影响；干土情况下沉积地形的动力响应与包含两相介质的饱和沉积地形不同，且饱和均匀半空间和饱和层状半空间中沉积谷地对弹性波的放大效应存在较大差别。