[發(fā)明專利]基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810184529.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108828661B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范留明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/30
• 分類號(hào): G01V1/30
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發(fā)明公開(kāi)的基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法，具體操作步驟如下：首先確定場(chǎng)地土層數(shù)、地層密度、剪切速度以及地層厚度、地震脈沖響應(yīng)持時(shí)和時(shí)間采樣間隔；然后計(jì)算地震脈沖響應(yīng)持時(shí)采樣點(diǎn)數(shù)、地震波在各土層中傳播時(shí)間采樣點(diǎn)數(shù)、地震波在地層界面處的反射系數(shù)并確定脈沖地震動(dòng)響應(yīng)時(shí)程；最后將脈沖地震動(dòng)響應(yīng)時(shí)程通過(guò)離散傅里葉變換獲得脈沖地震動(dòng)的傅里葉譜，通過(guò)脈沖地震動(dòng)的Fourier譜確定場(chǎng)地卓越周期。本發(fā)明基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)需要使用實(shí)際地震記錄的缺點(diǎn)，以及處理復(fù)雜工程場(chǎng)地時(shí)計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確、求解過(guò)程困難等問(wèn)題，本發(fā)明的方法不受土層層數(shù)的限制，計(jì)算精度高且速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程勘察技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法。

背景技術(shù)

卓越周期是指與地基土層發(fā)生共振作用的地震波的一個(gè)諧波分量。目前，確定場(chǎng)地卓越周期的方法大致分為直接測(cè)定法和波速法兩大類。直接測(cè)定法是通過(guò)對(duì)強(qiáng)震記錄或地脈動(dòng)記錄進(jìn)行Fourier分析確定卓越周期，但這類方法需要有良好的強(qiáng)震或地脈動(dòng)記錄，且容易受場(chǎng)地局部條件的限制或人為因素的干擾；波速法則是應(yīng)用理論方法、簡(jiǎn)化方法或數(shù)值方法計(jì)算得到卓越周期，應(yīng)用這類方法處理復(fù)雜工程場(chǎng)地時(shí)，可能面臨計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確或求解過(guò)程困難等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)需要使用實(shí)際地震記錄的缺點(diǎn)，以及處理復(fù)雜工程場(chǎng)地時(shí)計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確、求解過(guò)程困難的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于地震脈沖響應(yīng)譜測(cè)定場(chǎng)地卓越周期的方法，具體操作步驟如下：

步驟1.根據(jù)巖土工程的勘查結(jié)果，確定場(chǎng)地土層數(shù)n、地層的密度ρ_i、剪切速度v_i以及地層厚度h_i，其中，i＝1，2，......，n；

步驟2.根據(jù)需要計(jì)算的精度要求，確定地震脈沖響應(yīng)持時(shí)t_l和時(shí)間采樣間隔Δt；

步驟3.根據(jù)步驟2得到的地震脈沖響應(yīng)持時(shí)t_l和時(shí)間采樣間隔Δt，計(jì)算地震脈沖響應(yīng)持時(shí)采樣點(diǎn)數(shù)nt；

步驟4.結(jié)合步驟1和步驟2確定的參數(shù)，計(jì)算地震波在各土層中傳播時(shí)間采樣點(diǎn)數(shù)nt_i和地震波在地層界面處的反射系數(shù)R_i，其中，i＝1，2，......，n；

步驟5.根據(jù)步驟4得到的各土層中傳播時(shí)間采樣點(diǎn)數(shù)nt_i和地震波在地層界面處的反射系數(shù)R_i，計(jì)算各個(gè)土層界面的次級(jí)地震波時(shí)程u_i^d和

步驟6.通過(guò)步驟5得到的界面的次級(jí)地震波時(shí)程u₀^d，通過(guò)函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換得到脈沖地震動(dòng)響應(yīng)時(shí)程u₀；

步驟7.將步驟6得到的脈沖地震動(dòng)響應(yīng)時(shí)程u₀通過(guò)進(jìn)行離散Fourier變換(DFT)獲得脈沖地震動(dòng)的Fourier譜F(u)；

步驟8.通過(guò)分析步驟7得到的脈沖地震動(dòng)的Fourier譜F(u)，確定場(chǎng)地卓越周期，即在Fourier譜中出現(xiàn)的若干個(gè)不連續(xù)尖峰狀譜中，選取尖峰極大值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的周期作為場(chǎng)地卓越周期，其中，最大卓越周期為基本卓越周期。

本發(fā)明的其他特點(diǎn)還在于，

步驟2中地震脈沖響應(yīng)持時(shí)t_l和時(shí)間采樣間隔Δt的確定依據(jù)為：