考慮土的多孔多相性條件下複雜局部場地波動問題研究

《考慮土的多孔多相性條件下複雜局部場地波動問題研究》是依託北京交通大學，由李偉華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：考慮土的多孔多相性條件下複雜局部場地波動問題研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李偉華
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

局部場地條件對地震波傳播的影響，無論從理論分析或從工程套用上來說，一直備受關注。但目前的研究中場地岩土多被假定為單相介質或飽和多孔介質，很少考慮場地岩土的多孔多相性。本項目首次將三相非飽和多孔介質動力模型引入到局部場地地震地面運動分析中，即將場地岩土考慮為三相非飽和與兩相飽和的情況，分別運用解析方法和有限元數值模擬方法對局部場地波動特性進行分析和研究。首先建立解析方法求解簡單的典型非飽和局部場地條件對地震波的散射，定量地分析非飽和的局部場地波動問題的本質和物理機制，給出地震時場地反應的直觀解釋，並為數值計算的精度和收斂性提供判據；其次建立相應的有限元方法，對含非飽和岩土的複雜局部場地的地震地面運動進行數值模擬，以便更真實、細緻地反映（與飽和場地相比）非飽和複雜局部場地條件對地震動的影響；通過解析方法的理論解釋與數值方法的有效結合，系統地分析具有多孔多相性的局部場地條件對地震地面運動的影響。

結題摘要

局部場地條件對地震波傳播的影響，無論從理論分析或從工程套用上來說，一直備受關注。但目前的研究中場地岩土多被假定為單相介質或飽和多孔介質，很少考慮場地岩土的多孔多相性。本項目首次將三相非飽和多孔介質動力模型引入到局部場地地震地面運動分析中，將場地岩土考慮為三相非飽和與兩相飽和的情況。建立了非飽和成層地基地震波散射問題的解析分析方法、局部場地地震地面運動解析分析方法、非飽和多孔介質有限元分析方法以及地震波斜入射下多孔多相地基場地波動輸入方法。運用這些方法，分別從解析和數值兩個不同角度對局部場地波動特性進行研究，在考慮場地土多孔多相條件下，系統地分析典型局部場地（包括水平成層非飽和土場地、非飽和土半空間中凹陷場地、圓柱形空穴、夾塞等局部場地）地震地面運動特徵，研究結果表明當土體孔隙率較大及骨架剛度較小時，進行局部場地地震動分析時，必須考慮土體的多孔多相性，尤其要注意飽和與非飽和的區別。土體的初始飽和度會影響場地地震動的峰值和特徵頻率，從而影響局部場地地震地面運動。通過精細化局部場地分析模型，以及解析方法的理論解釋與數值模擬方法的有效結合，定性定量地分析非飽和土局部場地波動問題的本質和物理機制，為複雜局部場地地震地面運動提供合理的解釋，為地震小區化工作提供理論依據，並為複雜局部場地地區大型結構的抗震設計提供技術支持。