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专利号: 2018106387887
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,具体操作步骤如下:步骤1.根据岩土工程的勘查结果,确定场地土层数n、地层的密度ρi、纵波速度vpi、横波速度vsi以及地层厚度hi,其中i=1,2,......,n;

步骤2.根据需要计算的精度要求,确定地震脉冲响应持时tl和时间采样间隔Δt,并计算采样点数nt;

步骤3.根据实际工程勘察资料选择地震横波入射角θ,计算地震波的射线参数pw;

步骤4.分别计算地震纵波和横波在场地各土层中的传播时间以及其入射至地面处产pp+ ps+ sp+ ss+生的反射系数R1 、R1 、R1 和R1 ;

步骤5.分别计算地震纵波和横波斜入射至各地层界面i处的反射系数 和透射系数

步骤6.根据步骤5得到的地震纵波和横波斜入射至各地层界面i处的反射系数和透射系数 分别计算纵波和横波在各个土层界面的脉冲响应然后得到纵波和横波入射至地表面处的脉冲响应 和 结合步骤4得到结果的合成地面水平方向的脉冲响应时程

步骤7.将步骤6得到脉冲响应时程 通过进行离散Fourier变换(DFT)获得脉冲地震动的Fourier谱F(u);

步骤8.通过分析步骤7得到的脉冲地震动的Fourier谱F(u),确定场地卓越周期,即在Fourier谱中出现的若干个不连续尖峰状谱中,选取尖峰极大值点所对应的周期作为场地卓越周期,其中,最大卓越周期为基本卓越周期。

2.如权利要求1所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤2中地震脉冲响应持时tl和时间采样间隔Δt的确定依据为:Δt<0.1tsmin,tl>10tsmax,其中,tsmin=min{nts1,nts2,......,ntsi,......},tsmax=nts1+nts2+......+ntsi+......,ntsi=hi/vsi/Δt;

采样点数nt的计算方法为:nt=tl/Δt。

3.如权利要求1所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤3中地震波的射线参数pw的计算方法为:pw=sinθ/vsn,且pwvpmax<1,其中,vpmax=max{vp1,vp2,......,vpi,......}。

4.如权利要求1所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤4中地震纵波和横波在工程场地各土层中的传播时间通过公式1计算得到:其中,hi是地层i的厚度,vpi、vsi分别是地震波在地层i中的纵波速度、横波速度;

所述步骤4中地震纵波和横波斜入射至地面处产生的反射系数R1pp+、R1ps+、R1sp+和R1ss+分别通过公式2和3计算得到:其中,R1pp+、R1ps+分别是纵波入射至地面产生的同类波,记为P波、转换波,记为S波的反射系数;R1sp+、R1ss+分别是横波入射至自由面处产生的P波、S波的反射系数,上标“pp”表示入射P波产生的同类波,“ps”表示入射P波产生的转换波,“sp”表示入射S波产生的转换波,“ss”+ -表示入射S波产生的同类波;“”表示地震波从下向上入射,“”表示地震波从上向下入射;

vp1、vs1分别是地层1的纵波速度和横波速度;α1、β1分别是纵波、横波传播至地面处的入射角和反射角。

5.如权利要求4所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤5中地震纵波从第i层入射至第i-1层时在界面i处的反射系数 和透射系数通过公式4计算得到:

所述步骤5中地震横波从第i层入射至第i-1层时在界面i处的反射系数Risp+、Riss+和透射系数Tisp+、Tiss+通过公式5计算得到:地震纵波从第i-1层入射至第i层时在界面i处的反射系数 和透射系数通过公式6计算得到:

地震横波从第i-1层入射至第i层时在界面i处的反射系数Risp-、Riss-和透射系数Tisp-、Tiss-通过公式7计算得到:公式4-7中,i是地层i-1与地层i之间的地层界面;vpi、vsi分别是地层i的纵波速度、横波速度,vpi-1、vsi-1分别是地层i-1的纵波速度、横波速度;αi-1、αi分别是纵波在界面i处的入射角或反射角、透射角;βi-1、βi是横波在界面i处的入射角或反射角)、透射角;i=2,

3,......,n。

6.如权利要求5所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤6中纵波和横波在各个土层界面的脉冲响应 和 通过公式8计算得到:其中, 和 分别表示从第i层入射至第i-1层时界面i处的纵波和横波的响应;

和 别是从第i-1层入射至第i层时界面i处纵波和横波的响应;i=2,......,n-1;j=1,2,......,nt;

当i=1时,纵波和横波入射至地表面处的脉冲响应 和 如公式9所示:其中, 和 分别是从第1层入射至地表面处的纵波和横波; 和 分别是从空气介质入射至地表面处的纵波和横波,j=1,2,......,nt;

当i=n时,公式8表示为公式10:

其中, 和 分别是从第n层入射至第n-1层时界面n处的纵波和横波响应; 和分别是从第n-1层入射至第n层时界面n处的纵波和横波响应;j=1,2,......,nt。

7.如权利要求6所述的倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法,其特征在于,所述步骤6中合成地面水平方向的脉冲响应时程 通过公式11得到:其中,j=1,2,...,nt。