汶川震區(qū)地震動三維地形效應(yīng)的譜元法模擬

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1、第47卷第4期蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vl01.47No.42011年8月JournalofLanzhouUniversity(NaturalSciences)Aug.2011文章編號:0455—2059(2011)04—0024—09汶川震區(qū)地震動三維地形效應(yīng)的譜元法模擬胡元鑫,劉新榮1,2羅建華。,張梁,葛華1.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶4000452.中國人民解放軍后勤工程學(xué)院建筑工程系,重慶4013113.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局南江水文地質(zhì)與工程地質(zhì)隊,重慶4011214.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都61

2、0081摘要:針對三維波動彈性動力方程推導(dǎo)了譜元法算法,并考慮三維真實地形及介質(zhì)的衰減特性,基于并行計算環(huán)境采用譜元法和ASTERDEM模型對5.12汶川地震動的地形效應(yīng)進(jìn)行了模擬.模擬結(jié)果表明陡峻地形對地震波兩個水平分量的影響要大于對豎向分量的.震中附近區(qū)域的PGA最大值為671cm/s,高PGA區(qū)多分布于山頂及山脊區(qū)域.與平坦地形相比,PGA相對地形放大系數(shù)為-12%~110%,不同地點(diǎn)的向速度分量波幅遵循峰頂、山脊得到放大或溝谷得到降低的模式.這說明與已有的二維概化模型計算結(jié)果相比,三維真實地形對地震動的影響比二維概化

3、模型更為復(fù)雜.關(guān)鍵詞:地震動;地形效應(yīng);譜元法;汶川地震中圖分類號:P315文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ASimulationofthree-dimensionaltopographicefectsonseismicgroundmotioninWenchuanearthquakeregionbaseduponthespectral-elementmethodHUYuan—xin。LIUXin—rong1,2LUOJian—hua3。ZHANGLiang,GEHua41.CollegeofCivilEngineering,ChongqingU

4、niversity,Chongqing400045,China2.DepartmentofArchitecture&CivilEngineering.PLALogisticsEngineeringCollege,Chongqing401311,China3.NanjiangHydrogeology&EngineeringGeologyBrigade.ChongqingBureauofGeologyandMineralsExploration,Chongqing401121,China4.ChengduCenterofChin

5、aGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,ChinaAbstract:TheefectsoftopographyonseismicgroundmotionofWenchuanearthquakeweresimulatedbaseduponelastodynamicequationfor3Dwavepropagation,thespectral—elementmethod,ASTERDEMmodelandparallelcomputationenvironmen

6、tandincorporatedrealistic3Dtopographyandattenuationofmedia.Thesimulatedresultsshowthattopographicefectsduetogreatroughterrainontwohorizontalcomponentsofseismicwavearebiggerthanthoseonverticalcomponent.ThemaxPGAvalueinzonenearepicentreis671cm/s,whilelargePGAvaluesar

7、ealmostlocatednearmountaintopsandridges.Comparedwiththemodelwithouttopography,therelativetopographicamplificationfactorsofPGAinthezoneneartheepicentreare一12%一110%,whiletheZvelocitycomponentatdiferentsitesareinaccordancewiththepatternofamplificationonmountaintopsand

8、ridges,andthereisadecreaseinvalleysandbrooks.Itcanbeconcludedthattheefectsof3Drealistictopographyonseismicgroundmotionaremorecomplexthanthoseofth

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