坡体几何参数与弹性模量对岩质斜坡地震动力响应的影响：IBEM求解

摘要

提出一种用于求解层状半空间中斜坡动力响应的间接边界元方法,研究坡体几何参数和弹性模量对岩质斜坡场地地震效应的影响规律。本方法通过在边界上施加斜线和水平线虚拟均布荷载来模拟斜坡地形产生的散射波场,避免了传统边界元方法中的奇异性问题,具有计算精度高、求解速度快的显著优点。文中对该方法的正确性和模型的收敛性进行验证与讨论,进而开展相应的数值计算分析。研究结果表明:(1)地震作用下岩质斜坡动力响应具有显著的高程放大效应,随着相对高程的增加,斜坡坡面加速度峰值(PGA)放大系数呈非线性增大,且水平向大于竖直向,算例中软质岩和硬质岩对应的最大水平加速度分别是其竖向的1.51和1.14倍;(2)坡体几何参数和弹性模量对岩质坡顶斜坡动力响应均有重要影响,随着坡角和坡高的增加,PGA放大系数表现为增大趋势,而随着弹性模量的增加,PGA放大系数表现为衰减趋势;(3)经比较发现,《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)给出的放大系数未考虑岩性的影响,同时也在一定程度上低估了地形效应;(4)根据不同输入地震波的分析结果,提出斜坡坡顶动力响应规律随几何参数和弹性模量变化的经验公式,方便了结果的定量描述;(5)通过分析斜坡坡顶的傅里叶谱特征(峰值、形状和卓越频率),得到了斜坡动力响应随几何参数和弹性模量变化的频谱规律,进而引入谱比曲线定量评估了不同坡角、坡高和弹性模量对应的斜坡坡顶地震动谱放大效应。

关键词