[发明专利]一种基于地层信息的场地卓越周期的精简计算方法

权利要求书

1.一种基于地层信息的场地卓越周期的精简计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据岩土工程的勘查结果，确定场地地层数n、地层密度ρ_i、剪切速度v_i及地层厚度h_i；其中，i＝1，2，......，n；

步骤2、计算场地卓越周期估计值t₀；

所述步骤2中，场地卓越周期估计值t₀，由如下公式计算得到：

t₀＝4(h₁/v₁+h₂/v₂+……+h_n/v_n) (1)；

步骤3、计算地震波持时t_l和时间采样间隔Δt；

所述步骤3中，地震波持时t_l，由如下公式计算得到：

t_l≥10t₀ (2)

所述时间采样间隔Δt，由如下公式(3)计算得到：

Δt0.02min(h₁/v₁，h₂/v₂，……，h_n/v_n) (3)；

步骤4、计算地面地震波持时的采样点数nt、地震波在地层i中传播时间的采样点数nt_i、地面地震波的傅立叶周期谱的采样点数nT；

所述步骤4中，地面地震波持时的采样点数nt、地震波在地层i中传播时间的采样点数nt_i、地面地震波的傅立叶周期谱的采样点数nT，由如下公式计算得到：

nt＝Int(t_l/Δt) (4)

nt_i＝Int(h_i/v_i/Δt) (5)

nT＝Int(t₀/Δt) (6)

其中，Int是取整数函数，i＝1，2，......，n；

步骤5、计算地震波在地层i与地层i+1交界界面处的反射系数R_i；

所述步骤5中，反射系数R_i，由如下公式计算得到：

R_i＝(ρ_i+1v_i+1-ρ_iv_i)/(ρ_i+1v_i+1+ρ_iv_i)，其中，i＝1，2，......，n-1； (7)

R_n＝1，其中，i＝n； (8)；

步骤6、计算地面地震波时程u₀^d；

步骤6中，地震波时程u₀^d，由如下公式计算得到：

u₀^d(j)＝-u₁^p(j-nt₁)

u₁^d(j)＝(1+R₁)u₀^d(j-nt₁)-R₁u₂^p(j-nt₂)

u₁^p(j)＝R₁u₀^d(j-nt₁)+(1-R₁)u₂^p(j-nt₂)

u₂^d(j)＝(1+R₂)u₁^d(j-nt₂)-R₂u₃^p(j-nt₃)

u₂^p(j)＝R₂u₁^d(j-nt₂)+(1-R₂)u₃^p(j-nt₃)

......

u_i^d(j)＝(1+R_i)u_i-1^d(j-nt_i)-R_iu_i+1^p(j-nt_i+1)

u_i^p(j)＝R_iu_i-1^d(j-nt_i)+(1-R_i)u_i+1^p(j-nt_i+1)

......

u_n-1^d(j)＝(1+R_n-1)u_n-2^d(j-nt_n-1)-R_n-1u_n^p(j-nt_n)

u_n-1^p(j)＝R_n-1u_n-2^d(j-nt_n-1)+(1-R_n-1)u_n^p(j-nt_n)

u_n^p(j)＝u_n^d(j-nt_n)

其中，u₀^d是地面地震波时程；u_i^d、u_i^p分别是地层i下、上界面的地震波时程，i＝1，2，......，n-1；u₀^d、u_i^d、u_i^p均是时间序列，j表示时间样点序号，j＝0，1，......，nt-1，j＝0表示时间等于零；

步骤7、对地震波时程u₀^d按照时间进行衰减处理；

所述步骤7中，按照如下公式对地震波时程u₀^d按照时间进行衰减处理：

u(j)＝u₀^d(j)exp[-βjΔt] (9)

其中，衰减系数β＝-lnδ/t_l；δ是控制衰减系数的计算精度值，满足0δ0.01；j＝0，1，......，nt-1；

步骤8、对地震波时程u(j)进行离散傅立叶变换，得到Fu(k)；

所述步骤8中，按照如下公式对地震波时程u(j)进行离散傅立叶变换：

其中，i是虚数单位；k＝0，1，......，nT-1；

步骤9、判断振幅谱|Fu(k)|是否有极大值，若否，将nT扩大20％，返回步骤8；若是，确定场地卓越周期T₀；

所述步骤9中，按照如下公式判断振幅谱|Fu(k)|是否有极大值：

|Fu(k)||Fu(k-1)|且|Fu(k)||Fu(k+1)| (11)

|Fu(k)|0.5max(|Fu(1)|，|Fu(2)|，......，|Fu(nT-1)|) (12)

如果|Fu(k)|满足上述条件，则场地卓越周期由如下公式计算得到：

T₀＝0.5t₀+kΔt (13)。