强地面运动数值模拟方法中若干问题的研究

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1、苏州科技学院硕士学位论文强地面运动数值模拟方法中若干问题的研究硕士研究生：王进指导教师：丁海平教授学科专业：防灾减灾工程及防护工程苏州科技学院土木工程学院二○一二年六月MasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyStudyonSomeProblemsofNumericalSimulationofStrongGroundMotionMasterCandidate:WangJinSupervisor:Prof.DingHaipingMajor:Disaste

2、rPreventionandMitigationEngineeringSuzhouUniversityofScienceandTechnologySchoolofCivilEngineeringJune,2012苏州科技学院硕士学位论文摘要摘要强地震动的数值模拟，通常采用的方法是将断层包含在整个计算区域中，考虑断层所在区域的地壳分层结构对地震波传播的影响，将位错等效为双力偶荷载,施加到相应的节点上。对于埋深较大的断层，计算区域很大，从而计算量也很大。文献[19]提出了一种简化的显式有限元地震动数值模拟方法（本文简称外源法）。

3、该方法不考虑地震波传播过程中，断层所在区域地壳分层结构的影响，将断层所在区域简化为均匀介质，上部计算区域只考虑覆盖土层和土层下能够探测清楚的部分基岩；利用移动位错源在全空间辐射理论计算断层产生的基岩底部位移场，将该位移场作为入射波，此时计算区域相对较小，计算量也相对较少。本文针对该方法（外源法）的适用性做了2个补充研究，具体内容和成果如下：1、分别讨论了断层下有岩石分界面时，该界面深度和分界面下介质密度对地表的地震动模拟结果的影响。通过对断层下有岩石分界面和无分界面的地震动模拟结果对比，表明：震源下的界面对地表地震动数值模拟

4、结果的影响不大。2、将外源法与大型有限元软件ABAQUS相结合。利用ABAQUS软件建立计算区域的有限元模型，把由断层产生的位移场作为有限元模型的地震波输入，则可通过ABAQUS软件模拟地表地震动响应。计算结果与解析解的对比表明，将该外源法移植于大型软件是可行的。最后，对全文的研究工作进行了总结，并讨论了今后进一步的研究工作。关键词：破裂断层，地震动，显式有限元，数值模拟，ABAQUSIMasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyAbstractAbst

5、ractIntheusualanalysisofnumericalsimulationofstronggroundmotion,thefaultiscontainedinthewholecomputationaldomain,consideringthecrustalstratificationstructureoffaultregioninfluenceonseismicwavepropagationandapplyingthedoublecoupleloadwhichisequivalenttodislocationto

6、thecorrespondingnode.Thecomputation-aldomainwillbeverylargeatthemomentofdeeplyfaultdepth.Literature[19]proposedasimplifiedexplicitfiniteelementmethodofnumericalsimulationofgroundmotion(Referredasexogenousmethodinthisarticle).Withoutconsideringthecrustalstratificati

7、onstructureoffaultregioninfluenceonseismicwavepropagation,thefaultregionissimplifiedasahomogeneousmediumandtheupperregionjustcontainsthecoveredsoilandpartofthebedrockwhichcanbedetectedclearly;thetheoryofradiationofmobiledislocationsourceinthewholespaceisusedtocalcu

8、latethedisplacementfieldofthebottomofbedrockproducedbythefault,andthedisplacementfieldisinputastheincidentwave,thecomputationaldomainandthecomput