[发明专利]倾斜地震波作用下场地卓越周期的计算方法

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，确定场地地层数n、地层的密度ρ_i、纵波速度vp_i、横波速度vs_i以及地层厚度h_i，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t_l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p_w；

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

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当i＝2，......，n时，具体如下：

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：

地震横波从第i层入射至第i-1层时在界面i处的反射系数和透射系数通过公式(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处的反射系数和透射系数通过公式(7)计算得到：

公式(4)～公式(7)中，i是地层与地层界面的序号，i取i＝2，......，n；vp_i、vs_i分别是地层i的纵波速度、横波速度，vp_i-1、vs_i-1分别是地层i-1的纵波速度、横波速度；

公式(4)中，α_i、β_i、α_i-1、β_i-1分别是当纵波从第i层入射至第i-1层时，在界面i处的纵波反射角、横波反射角、纵波透射角、横波透射角；

公式(5)中，α_i、β_i、α_i-1、β_i-1分别是当横波从第i层入射至第i-1层时，在界面i处的纵波反射角、横波反射角、纵波透射角、横波透射角；

公式(6)中，α_i、β_i、α_i-1、β_i-1分别是当纵波从第i-1层入射至第i层时，在界面i处的纵波透射角、横波透射角、纵波反射角、横波反射角；

公式(7)中，α_i、β_i、α_i-1、β_i-1分别是当横波从第i-1层入射至第i层时，在界面i处的纵波透射角、横波透射角、纵波反射角、横波反射角；

步骤6.根据步骤4和步骤5得到的反射系数和透射系数，计算得到各个地层界面的脉冲响应以及地面脉冲响应和其中，i取i＝2，......，n；时间样点序号j＝1，2，......，nt；根据R₁^pp+、R₁^ps+、R₁^sp+、R₁^ss+、计算得到地面水平方向的脉冲响应时程

具体过程如下：

纵波和横波在各个地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处的纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应；和分别是从第i-1层入射至第i层时界面i处纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应；i取i＝2，......，n-1；j＝1，2，......，nt；

当i＝1时，纵波和横波入射至地面处的脉冲响应和如公式(9)所示：

其中，和分别是从第1层入射至地面处的纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应；和分别是从空气介质入射至地面处的纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应，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处的纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应；和分别是从第n-1层入射至第n层时界面n处的纵波的脉冲响应和横波的脉冲响应；j＝1，2，......，nt；

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；

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。