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摘要
为了研究土壤地震响应的非线性效应,进行了水平土层中垂直入射地震波传播的数值模拟。不同强度的噪声状剪切地震波和单色地震波作为输入信号。土壤行为由非线性滞后模型来描述。为了提取和研究地面响应的非线性成分,采用了非线性识别系统和地表振动的高阶谱分析方法。甚至对于弱输入信号,模拟的土壤响应也含有显著的非线性成分。由于组合频谐波的产生和发展,输入信号强度的增大会导致传播信号进一步失真。结果表明:奇数类型的非线性在土壤中最典型,比如第立方阶和第五阶非线性,会使输入信号的主频产生第3阶和第5阶的更高阶谐波。偶数阶类型的非线性,如第2阶、第4阶和第6阶,与振动的不对称性或者偏斜度有关(即地表的准静态形变),通常情况下很微弱,但某些土壤的应力—应变关系可用显著的偶数部分的函数表示的特殊情况除外。由于产生了更高的谐波,弱非线性会致使高频成分增加。若是强非线性状态,放大倍数和剪切模量的减小变得很明显,传播信号谱的改变达到最大值。因此,任意谱的输入信号转换成为E(f)~fk形谱的输出信号,其中k取决于介质特性。
- 出版日期2007-11-15
- 单位中国地震局地球物理研究所
