《風化河穀場地SH波傳播特性與散射規律研究》是依託河海大學，由張寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：風化河穀場地SH波傳播特性與散射規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張寧
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
裸露的河谷長期受到各種類型的風化作用，在河谷表面會形成非均質風化層，其剪下波速具有空間變化的特性。這種風化河谷會對地震波的傳播產生影響，造成地面運動的放大及空間變化，引起地形及場地效應。地震波中的橫波尤其是SH波的放大及空間變化對大型跨河工程如橋樑和大壩的抗震極為不利。本項目基於波函式展開方法，提出常見的風化半圓形河谷、風化V形河谷和風化U形河谷對SH波散射的解析解和半解析解，研究河谷形狀、風化層厚度、風化程度（波速模型和波速比）、入射波頻率和角度等因素對地震波的傳播與散射的影響規律，旨在探究河谷表面非均質風化層的地震放大效應機理，揭示三類風化河穀場地地震動的空間分布特徵、幅值特性與頻譜特性，為河谷區工程建設提供地震動參數的設計依據，為大型跨河工程的多點地震動輸入提供理論基礎。
結題摘要
我國山區占國土面積67%，河谷眾多且風化強烈，風化河穀場地上興建了大量土石壩工程，然而，河穀場地地形地質條件複雜、地震頻發、震害嚴重，例如汶川地震造成1713座土石壩震損。震害調查和實測地震動記錄表明：風化河穀場地的地震放大效應是工程震害嚴重的重要原因。如何模擬地震波從震源傳播到風化河穀場地的地形效應成為學術界和工程界面臨的重大挑戰。本研究提出了變係數波動控制方程，耦合了波函式展開與傳遞矩陣方法，建立了徑向非均質河谷地形SH波傳播的理論模型，包括單層冪函式波速模型和多層任意波速模型，突破了傳統的波函式展開法無法模擬非均質岩土體波動問題的局限。探明了風化河谷波速變化對地震波傳播特性的影響，發現地面運動放大的最大值往往發生在非均質層範圍內，且二維風化層放大效應強於地形效應。建立了風化河谷-土石壩耦合波動模型，發現並解釋了地震SH波在土石壩壩體中的聚焦現象，探明了風化河谷地震放大效應對土石壩的影響規律。揭示了風化層幾何形狀、波速模型和波速比等對地震動時程的影響規律，提出了考慮河谷風化層地震放大效應的地震動輸入方法，為河谷區工程建設提供了地震動參數。
