部分埋入式周期波屏障对Love波的阻隔性能研究

摘要

针对覆层土体远场Love波隔震,利用周期结构的带隙特性,设计了一种部分埋入土体的工字型截面板式周期表面波屏障,并对周期波屏障的隔震性能进行了分析。利用有限元方法数值模拟了覆层半空间中波屏障的频散关系和频率响应。分析了不同的土层厚度和周期屏障的埋入深度以及土体参数对屏障隔震作用的影响,给出了低频区(第一条带隙)存在宽频带隙时屏障埋入深度与覆层厚度应满足的条件。最后通过数值模拟验证了波屏障对Oroville地震表面波的屏蔽作用。研究结果表明,所设计的表面波屏障对于40 Hz以下的Love波具有较好的阻隔作用,总带隙宽度可达26 Hz,可使Oroville地震表面波加速度衰减达90%左右。波屏障的埋入深度与覆层厚度满足2d_(1)-4≤h_(b)≤0.8d_(1)+0.25时,可在低频区获得宽频带隙。土体剪切模量对屏障隔震性能的影响与屏障埋入土体深度密切相关,且在低频区和高频区(第二条带隙)截然不同。当场地土体参数发生改变时,通过调整屏障埋入深度可以在低频区有效调节衰减域的频率范围,实现对Love波的传播控制。