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层状半空间中三维凹陷地形地震响应分析

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层状半空间中三维凹陷地形地震响应分析Seismic Response Analysis of a 3-D Canyon in a Layered Half-space学科专业：结构工程研究生：齐晓原指导教师：梁建文教授天津大学建筑工程学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。

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（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要凹陷地形是工程中比较常见的一类局部场地，研究凹陷场地的运动特征，可以加深人们对地震动的认识，为结构物抗震设计提供合理的设计参数和依据。

本文采用在截取的介质边界上施加黏弹性人工边界的方法研究了三维凹陷地形对平面S波的散射，文中首先研究了在不同频率下均匀弹性半空间中三维半球形凹陷地形对平面S波的散射，并与前人所得结果进行对比，验证了本文研究方法的正确性和计算精度；然后又分别研究了均匀半空间、基岩上单一土层场地和基岩上层状土层场地中三维半椭球形凹陷地形对简谐波和EI Centro波的散射，分析了入射波频率、基岩和介质分层等因素对场地反应的影响。

研究结果表明，由于凹陷地形的存在，场地反应完全不同于自由场响应。

三维凹陷地形在平面S波垂直入射作用下，地表位移幅值与多方面的因素有关。

考虑基岩和介质分层以后，与均匀弹性半空间结果相比，地表位移幅值明显放大。

随着入射波频率的增大，地表位移幅值的分布由简单逐渐变得复杂，而且位移幅值的大小总体上呈现出逐渐减小的趋势。

关键词：三维凹陷地形，黏弹性人工边界，层状场地，平面S波ABSTRACTCanyon site is a sort of common local topography in practical project. The study on the motion chatacteristics of the canyon site not only can deepen our understanding on ground motion, but also can provide reasonable design parameters and basis for structures seismic design.In this paper, the scattering of plane S wave by a 3-D canyon site is studied by using the viscoelastic artificial boundary method on the interception of the medium boundary. This paper firstly studied the scattering of plane S wave by the 3-D hemispherical canyon under different frequences. The results have been compared with the obtained results, and the correctness and calculation accuracy of the research method have been verified. Then this paper studied the scattering of the harmonic wave and EI Centro wave by the 3-D hemispherical canyon in the homogeneous half-space, the bedrock under single soil and bedrock under layered soil site. We analyzed the impact of the incident wave frequence ,bedrock and layered medium on the site response.Research results show that, due to the presence of the canyon, site response is completely different from the free field response. Under the action of vertical incidence plane S waves, the surface displacement amplitudes depend on numerous parameters. Considering the bedrock and layered medium, the surface displacement amplitudes are significantly enlarged compared with homogeneous elastic half-space. With the increase of the incident wave frequency, the surface displacement amplitude distribution becomes complex gradually and the displacement amplitudes show a decreasing trend in general.KEY WORDS：3-D canyon, viscoelastic artificial boundary, layered site, plane S wave目 录第一章绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.2研究现状及存在问题 (2)1.3本文的研究内容和方法 (3)第二章三维黏弹性人工边界 (4)2.1黏弹性人工边界的提出 (4)2.2黏弹性人工边界的实现方法 (5)2.3地震波输入方法 (6)2.4实例验证 (11)第三章均匀弹性半空间中三维凹陷地形对平面S波的散射 (15)3.1引言 (15)3.2计算模型 (15)3.3自由场响应 (16)3.4凹陷地形对平面S波的散射 (18)3.4.1 η=1.0时半球形凹陷地形对平面S波的散射 (18)3.4.2 η=2.0时半球形凹陷地形对平面S波的散射 (22)3.4.3 η=0.5时半球形凹陷地形对平面S波的散射 (26)3.4.4 η=1.5时半椭球形凹陷地形对平面S波的散射 (29)3.5结果分析 (33)第四章层状半空间中三维凹陷地形对平面S波的散射 (34)4.1引言 (34)4.2计算模型 (34)4.2.1基岩上单一土层场地 (37)4.2.2基岩上层状土层场地 (38)4.3计算结果 (39)4.4基岩上层状土层场地中三维凹陷地形对EI Centro波的散射 (40)4.4.1计算模型、EI Centro波 (40)4.4.2顶部节点加速度响应时程 (41)4.4.3顶部节点加速度反应谱 (48)第五章结论与建议 (55)5.1结论 (55)5.2建议 (56)参考文献 (57)发表论文和科研情况说明 (60)致谢 (61)第一章绪论1.1选题背景及意义在地震工程学中，重点研究的两大类波动理论问题包括场地反应问题和土-结构相互作用问题。

其中，场地反应问题主要是研究各种局部场地条件对地震波传播的影响，这里所说的局部场地条件主要包括两大类：不规则的地形和不均匀的介质，主要是指凹陷、沉积河谷、凸起、地下孔洞、介质分层和断层等。

局部场地条件作为影响地震动特性的重要因素之一，一直以来都受到研究地震的学者们的高度重视。

国内外的多次震害经验表明，局部场地条件对地震动有着显著的影响，其具体表现是地震发生时对地表运动较强的放大与缩小效应，不同地区的震害具有明显不同的特征。

通过对宏观震害的观察，可以得到以下结论[1]：（1）场地的震害比基岩严重。

通过历次地震过后的震害反映，我们能够发现位于松散软弱地基上的建筑和结构破坏比位于坚硬岩石上的要严重。

具有代表性的是1976年唐山大地震，地震的震中烈度达到XI度，但是位于极震区内的大城山和凤凰山附近基岩上的房屋和工厂的震害却相对轻得多。

（2）震害与土层厚度密切相关。

土层厚度小，则其卓越周期短，自振周期短的建筑物和结构的震害严重；土层厚度大，则其卓越周期长，自振周期长的建筑物和结构的震害严重。

建在中等厚度的地基上的中等高度的房屋破坏一般比较严重，相比之下，建在基岩上的建筑物破坏程度普遍较轻。

（3）复杂场地的震害往往比一般场地震害严重。

多次震害表明，地形对震害的影响非常明显。

地形复杂的地区发生地震时，我们能够发现断层、山梁、陡坡、高耸孤立的山丘、盆地、冲沟、河岸和边坡边缘上的震害更严重。

1999年台湾集集地震中，横跨断层的大坝和桥梁完全破坏，而离断层不远的地方震害迅速减轻。

1970年的云南通海地震中位于孤立突出的山包和山梁上的村庄震害普遍比周围严重，而且是山坡越高，坡度越陡，离边缘越近，震害就越严重。

研究地震时地面运动的各种参数即场地的响应，不仅能够对地震时局部场地的放大或缩小效应做出理论上的解释，还能够在预测未来地震发生时的地震动特征和为结构抗震设计、地震小区化工作等方面提供理论依据。

波动理论的另外一个问题是土-结构相互作用问题，在进行结构抗震设计时，我们需要考虑土-结构相互作用，这里首先需要解决两个主要问题：地震动的输入问题和地震波传播到人工边界时的反射问题。

因此，必须首先求出场地的响应，然后才能求得土-结构相互作用问题的精确解，由此看来，场地响应的求解已经成为了一项急需解决的重要研究课题。

凹陷地形作为实际工程中最常见的局部场地之一，研究其在地震作用下的动力响应具有重要的工程实际意义。

凹陷地形由于受到波的入射角度、土层厚度以及土层刚度的影响，对地震波的传播有非常显著的散射效应。

本文利用大型有限元软件ANSYS建模，通过施加三维黏弹性人工边界来计算分析凹陷场地在地震作用下的动力响应，并将结果与解析解对比，来说明有限元法的正确和合理性。

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陷落柱三维地震属性敏感度测试分析_李艳芳

陷落柱三维地震属性敏感度测试分析_李艳芳


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敏感度分析
通过对上述 48 个属性平面图的分析可知， 不同
地震属性对陷落柱反映不一，有的属性对陷落柱边 界的反映模糊，有的对小陷落柱反映不明显。从目 视解释的角度出发， 以对 4 个陷落柱反映边界明显、 且对小陷落柱有反映为标准，优选出较为敏感属性 16 种，其平面图如图 5 所示。
图1
Fig. 1
第4期
李艳芳等 : 陷落柱三维地震属性敏感度测试分析
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(续表 2)
类型 序号 传 统 计 算 的 地 震 属 性 21 23 25 27 29 31 33 波形 属性 35 37 39 41 时间 间隔 属性 43 45 47 属性及含义 Fa 平均频率 Bandwidth 带宽 Phm 平均相位 Bandwidth_rating_bias 带宽比 Arc_length 弧线长度 Fd2 频率域关联维 Lower_loop_duration 下半周时间 Lower_loop_area 下半周面积 Loop_kurtsis 尖度 Min_loop_duration 最小周时间 Avg_duration 平均周时间 Max_loop_duration 最大周时间 Avg_pos_peak_vlaue 波峰平均值 Avg_neg_amplitude 负振幅平均值 序号 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 属性及含义 Fmain 峰值频率 Rxy 相关系数 Dominant-frequency 主频 Ratio of pos. to neg. sample 正负样点比 windows-length 时窗 Number of zero crossings 过零个数 Upper_loop_duration 上半周时间 Upper_loop_area 上半周面积 Loop_asymmetry 对称性 Avg_pos_loop_duration 正半周平均时间 Avg _neg_loop_duration 负半周平均时间 Loop_standard_deviation 周时间标准偏差 Avg_neg_trough_vlaue 波谷平均值 Avg_pos_amplitude 正振幅平均值
【国家自然科学基金】_层状场地_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

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2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 饱和土 空沟 微振动 并行算法 层状半空间 填充沟 动力响应 动力刚度 三维有限元模型
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词 自振频率 水平层状场地 剪切质点系法 边界元 软夹层 被动隔振 薄层法 结构抗震 组构特性 空沟 泥岩夹层 显式有限元法 层状沉积河谷场地 层状地基 地下储气库 半空间 动力响应分析 分布
2013年 科研热词 推荐指数 三维散射 4 间接边界元 2 沉积谷地 2 格林函数 2 层状饱和场地 2 饱和砂土 1 频散 1 间接边界积分方程法(ibiem) 1 近场 1 自由场 1 自振频率 1 结构计算 1 竖向地震 1 离心机 1 福冈地震 1 砂土 1 矮桥墩 1 直流电法 1 电阻率 1 电导率 1 瑞利面波 1 物理模拟 1 液化 1 流体饱和层状半空间 1 泊松比 1 椭圆极化 1 桩-土作用 1 极化率 1 时域反射法 1 无限长洞 1 斜入射 1 数值模拟 1 振动台 1 弹性层状半空间 1 底板灰岩水 1 平面sh波 1 平面p1波 1 层状饱和半空间 1 层状场地 1 层状剪切模型箱 1 室平面sh波 1 地震波散射 1 勘察 1 动力格林函数 1 剪切谐振波 1 凹陷地形 1 传递矩阵 1 介电常数 1 ricker波 1 lnapls 1 hvsr 1 2.5维间接边界元 1
Байду номын сангаас
科研热词 层状半空间 间接边界元 沉积谷地 放大作用 平面sh波 三维散射 频域 洞室群 洞室 散射 层状场地 基岩上单一土层 地震动 土层 半空间 动力刚度矩阵 傅里叶变换 三维层状场地
三层框架结构地震响应分析

三层框架结构地震响应分析

三层框架结构地震响应分析李琳，陈刚（郑州经贸职业学院，河南郑州，450000；北京国华电力有限责任公司，北京，100025）摘要：利用简化的空间模型，讨论了结构在地震力作用下，利用谱分析方法计算分析由于地震而产生的结构地震效应。

本文在分析时，利用大型通用软件ANSYS的结构模块自编程序计算，分别讨论了在只有自重的情况下此结构的变形，和在地震力作用下结构模型的变形的变化。

通过研究得到了一点有益的结果，为今后建筑的抗震提供参考。

关键词：框架结构；谱分析方法；地震响应EarthquakeReponeAnalyioftheThreePortalFrameContructionLilin（ZhengzhouVocationalCollegeofEconomicandTrade，Henan，Zhengzhou，450000）Keyword：Portalframecontruction;Reciprocalpectrumanalyimethod;Earthquaker epone框架结构是常见的结构形式，框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用比较方便。

框架结构主要用于有抗震设防的多层建筑和不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。

框架结构分为梁柱框架、板柱框架、异型柱框架，由线构件组成，刚度有限，正常情况下其变形为剪切变形。

在框架结构工程设计中，概念设计体现在建筑体型、结构方案、构造细节，包括总体布局和处理原则等。

在抗震框架结构施工方面，近几年来工业与民用建筑中，采用钢筋混凝土框架结构的占有很大的比例。

在结构设计中，大多数采用了先进的平法设计方法。

这种设计对施工人员的技术素质要求较高，不仅需要具备建筑结构相应的专业知识，而且要了解设计规范的有关规定和熟悉施工规范的相关要求，在充分了解设计意图的基础上，遵照规范、标准的要求以及通用图集的具体做法才能较好地组织安排施工。

经过几年的培训，大部分专业施工人员已逐步掌握了这一新的科学表达方法。

高精度三维地震资料解释技术在查干凹陷的应用

高精度三维地震资料解释技术在查干凹陷的应用


收稿日期：2010－10-12 作者简介：梁国胜（1963－），男，河南新野人，高级工程师，在读博士研究生，地球物理勘探，（Tel）0393－4821609（E-mail）zylgs@
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· 30 ·
新疆石油地质
2011 年
初始平均 速度(m/s)
声波曲线
反射系数
0
4 780150
三维空间立体解释是对研究目的层段在三维空 间内，从井出发，沿纵、横剖面、任意剖面、水平切片乃 至整个数据体进行全方位立体解释，从空间的角度来 认识构造、解释层位，这样可提高解释精度，用此方法 可准确落实复杂断块区的构造形态、断裂展布。层位、 断层统一解释就是对层位进行追踪对比解释同时，对 区内断层编号，逐条闭合解释，做到纵向上浅、中、深 层层位断点准确、各断层交接关系合理，平面上断裂 组合合理，更准确反映其真实形态，可避免上下层位 间上盘与下盘的交叉。在查干凹陷复杂断块区解释断 层 40 多条，保证断层解释与层位解释的一致性，提高 构造解释精度，达到落实微幅度构造的目的。
关键词：查干凹陷；高精度地震资料解释；变速成图；相干体地层切片；复杂断裂精细解释
文章编号：1001－3873（2011）01－0029－03
中图分类号：P631.445.3
文献标识码：A
查干凹陷位于银根-额济纳旗盆地东部的查干德 勒苏坳陷中部，是在晚古生代褶皱基底上发育起来的 中新生代沉积断陷，勘探面积约 2 000 km2. 该区的油 气勘探始于 20 世纪 50 年代，直到 2009 年在毛 1 井、 力 1 井获工业油流，才实现了油气勘探突破。随即实 施了高精度三维地震勘探，部署在乌力吉构造带和 巴润构造带主体，满覆盖面积 388 km2，资料面积达 528 km2，面元 25 m×12.5 m，覆盖次数 90 次。