[發明專利]一種測定場地卓越周期的傳遞矩陣方法

有效

• 申請號: 202011092080.X
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112444874B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 范留明;謝清馨;張乾
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

本發明公開了一種測定場地卓越周期的傳遞矩陣方法，具體包括如下步驟：確定場地土層參數；確定計算場地卓越周期的起始值、終止值和采樣間隔；計算波阻抗比，得到波阻抗比序列；計算離散采樣時間，獲得時間序列；計算傳遞矩陣，得到傳遞矩陣序列；計算轉換矩陣；計算tsubgt;1/subgt;對應的振幅；分別取k＝2，......，nT，得到{tsubgt;k/subgt;}對應的振幅{Asubgt;k/subgt;}形成振幅譜曲線；尋找振幅譜曲線的極大值，并記錄下每一個極大值所對應的時間值，每個極大值對應的時間值分別是工程場地的各階卓越周期；提取卓越周期。本發明所有計算過程全部在頻率域內完成，操作簡單、運行速度快、計算精度高。

技術領域

本發明屬于巖土工程勘察技術領域，涉及一種測定場地卓越周期的傳遞矩陣方法。

背景技術

場地卓越周期是指與地基土層發生共振作用的地震波的一個諧波分量。如果能夠在頻率域內直接獲取這一諧波分量信息，將會使場地卓越周期的測定更為快捷方便。目前，傳遞矩陣方法在計算地震波場方面已有成功應用，但是在應用此方法確定場地卓越周期方面尚缺少的成熟技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種在頻率域內測定場地卓越周期的傳遞矩陣方法，該方法將入射地震波看成傅里葉振幅譜為常數1的函數，則在此入射波作用下地震反應的振幅譜極大值所對應的周期值就是場地卓越周期。由于所有計算過程全部在頻率域內完成，所以該方法具有操作簡單、運行速度快、計算精度高的優點。

本發明所采用的技術方案是，一種測定場地卓越周期的傳遞矩陣方法，具體包括如下步驟：

步驟1，確定場地土層參數；

步驟2，確定計算場地卓越周期的起始值T_s、終止值T_e和采樣間隔ΔT；

步驟3，計算波阻抗比α_i，得到波阻抗比序列{α_i}；

步驟4，計算離散采樣時間t_k，獲得時間序列{T_k}；

步驟5，計算k＝1時的傳遞矩陣D_i，得到傳遞矩陣序列{D_i}；

步驟6，計算k＝1時的轉換矩陣；

步驟7，計算k＝1時t₁對應的傅里葉振幅A₁；

步驟8，改變k的取值，分別取k＝2，......，nT，重復上述步驟5-步驟7，得到{t_k}對應的傅里葉振幅{A_k}，k＝1，2，......，nT，形成振幅譜曲線；

步驟9，尋找步驟8所得的振幅譜曲線的極大值，并記錄下每一個極大值所對應的時間值T₁，T₂，......，所述每個極大值對應的時間值分別是工程場地的各階卓越周期；

步驟10，提取卓越周期。

本發明的特點還在于，

步驟1中的土地層參數包括：場地土層數N、各個地層的密度ρ_i、剪切速度v_i和地層厚度h_i，其中i＝1，2，......，N。

步驟3中采用如下公式(1)計算波阻抗比α_i：

α_i＝(ρ_iv_i)/(ρ_i+1v_i+1)，i＝1，2，......，N-1???(1)。

步驟4中采用如下公式(2)計算t_k：