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倾斜入射地震波作用下场地反应的时域算法

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近年来，研究倾斜入射地震波作用下场地反应成为一个热门话题。在过去很长一段时间里，认为来自基岩的地震体波是垂直向上传播的，并假定从基岩到地面的岩土体为水平成层介质。随着科学技术的发展，越来越多的研究表明，地震波并不是垂直向上传播的，而是以某一角度倾斜向上传播，倾斜入射地震波对地面建（构）筑物的作用与垂直入射地震波的情形明显不同。因此，研究倾斜入射地震波作用下场地动力反应问题更切合实际。为了获得一种时域内倾斜入射地震波作用下成层场地地震反应的理论算法，开展了如下研究工作： (1)假定成层场地为水平无限大弹性介质，根据地震学基本原理，推导出倾斜入射P波和SV波在介质分界面和自由表面处的反射波、透射波与入射波之间的位移关系。 (2)根据地震波的传播原理，研究了地震波在单层场地和双层场地中的传播路径的特点、传播时间及位移振幅计算方法，应用地震动叠加原理得到地震动位移时程。编写Matlab计算程序，并通过模型试算，验证了此方法的正确性。与常规数值法相比，此方法无需划分网络单元，也无需处理人工边界条件，从而极大地减少了计算工作量和计算误差，具有效率高、精度高和可靠性好的优势。 (3)应用上述方法计算了单层场地P波0°、15°、30°、45°、60°、75°入射时的场地地震反应，得到不同入射角度的地面位移时程。研究发现，随着入射角度的增大水平峰值位移呈先增大后减小趋势，竖直峰值位移呈增大趋势，持时变短。 (4)应用上述方法还计算了单层场地SV波0°、10°、20°、30°入射时的场地地震反应，据此得到不同入射角度下地面位移时程，位移时程具有与P波入射情况下类似的规律。 (5)由于地震波在单层场地与双层场地内的传播规律相同。因此，将上述方法推广至对双层场地地震反应计算，并分别对P波和SV波以不同角度入射时得到的位移时程特点进行了分析。

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