[发明专利]基于地震脉冲响应谱测定场地卓越周期的方法

摘要

本发明公开的基于地震脉冲响应谱测定场地卓越周期的方法，具体操作步骤如下：首先确定场地土层数、地层密度、剪切速度以及地层厚度、地震脉冲响应持时和时间采样间隔；然后计算地震脉冲响应持时采样点数、地震波在各土层中传播时间采样点数、地震波在地层界面处的反射系数并确定脉冲地震动响应时程；最后将脉冲地震动响应时程通过离散傅里叶变换获得脉冲地震动的傅里叶谱，通过脉冲地震动的Fourier谱确定场地卓越周期。本发明基于地震脉冲响应谱测定场地卓越周期的方法，解决了现有技术需要使用实际地震记录的缺点，以及处理复杂工程场地时计算结果不准确、求解过程困难等问题，本发明的方法不受土层层数的限制，计算精度高且速度快。

主权项

1.基于地震脉冲响应谱测定场地卓越周期的方法，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ρ_i、剪切速度v_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；步骤3.根据步骤2得到的地震脉冲响应持时t_l和时间采样间隔Δt，计算地震脉冲响应持时采样点数nt；步骤4.结合步骤1和步骤2确定的参数，计算地震波在各土层中传播时间采样点数nt_i和地震波在地层界面处的反射系数R_i，其中，i＝1，2，......，n；步骤5.根据步骤4得到的各土层中传播时间采样点数nt_i和地震波在地层界面处的反射系数R_i，计算各个土层界面的次级地震波时程u_i^d和u_i^p；所述步骤5中各个土层界面的次级地震波时程u_i^d和u_i^p通过递推公式4‑9计算得到：u₀^d(j)＝‑u₁^p(j‑nt₁)  (4)u₁^d(j)＝(1+R₁)u₀^d(j‑nt₁)‑R₁u₂^p(j‑nt₂)  (5)u₁^p(j)＝R₁u₀^d(j‑nt₁)+(1‑R₁)u₂^p(j‑nt₂)  (6)………………………………u_i^d(j)＝(1+R_i)u_i‑1^d(j‑nt_i)‑R_iu_i+1^p(j‑nt_i+1)  (7)u_i^p(j)＝R_iu_i‑1^d(j‑nt_i)+(1‑R_i)u_i+1^p(j‑nt_i+1)  (8)………………………………u_n^p(j)＝R_nu_n^d(j‑nt_n)  (9)其中，j＝1，2，......，nt，u_n^p(1)＝1，u₀^d，u₁^d，u₁^p，……，u_i^d，……，u_n^p是关于j的函数，分别表示地震作用下各土层之间的界面0，界面1，……，界面i，……，界面n产生的次级地震波时程；上标d，p分别表示向下，向上传播的次级波；i表示界面编号，j表示时间样点序号；步骤6.通过步骤5得到的界面的次级地震波时程u₀^d，通过函数关系转换得到脉冲地震动响应时程u₀；步骤7.将步骤6得到的脉冲地震动响应时程u₀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。