[发明专利]基于模拟地震软弱层的应力计算及动力响应阶段划分方法

权利要求书

1.基于模拟地震软弱层的应力计算及动力响应阶段划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建包括上硬层、软弱层和下硬层的夹软层物理模型，并分别测量上硬层、软弱层和下硬层的纵横波速和密度；

S2、根据所述上硬层、软弱层和下硬层的纵横波速和密度，入射P波至夹软层物理模型产生不同路径的转换波，并分别计算得到不同路径下射线的延迟时间、P波与S波的反射系数以及P波与S波的透射系数；

S3、根据所述不同路径下射线的延迟时间、P波与S波的反射系数以及P波与S波的透射系数构建约束方程以及计算得到振幅衰减系数；

S4、根据所述射线延迟时间、振幅衰减系数以及约束方程，选取入射波的射线波动方程，并利用射线波动方程计算得到射线的合成震动响应；

S5、根据所述射线波动方程以及射线的合成震动响应，基于射线理论的模型动力响应分别分析上硬层、软弱层和下硬层中射线路径、传播时间以及振幅衰减系数，并根据上硬层、软弱层和下硬层中射线路径、传播时间以及振幅衰减系数分别计算得到上硬层、软弱层和下硬层的位移响应和应力响应；

S6、对所述上硬层、软弱层和下硬层的位移响应和应力响应进行相对化校正，分别得到上硬层的相对位移、下硬层的相对位移以及上硬层、下硬层与软弱层的波动力；

S7、将所述上硬层的相对位移、下硬层的相对位移以及上硬层、下硬层与软弱层的波动力进行对比，得到软弱层应力放大结果，完成基于模拟地震软弱层的应力计算；

S8、通过下硬层的相对位移与应力响应，以及上硬层的相对位移与应力响应建立上下硬层竖直方向位移时程曲线，并根据所述上下硬层竖直方向位移时程曲线进行动力响应阶段划分，完成基于模拟地震软弱层的动力响应阶段划分。

2.根据权利要求1所述的基于模拟地震软弱层的应力计算及动力响应阶段划分方法，其特征在于，所述步骤S2中射线延迟时间的表达式如下：

其中，t_i表示射线延迟时间，L表示硬层中传播总距离，L'表示软弱层中传播总距离，vp₁和vp₂均表示硬层纵横波速。

3.根据权利要求2所述的基于模拟地震软弱层的应力计算及动力响应阶段划分方法，其特征在于，所述步骤S2中P波与S波的反射系数的表达式如下：

其中，R_pp和R_ps分别表示反射P波与S波的反射系数，v_p和v_S分别表示入射纵波和反射横波速度，β₁表示S波反射角，a₁表示P波反射角；

所述P波与S波的透射系数的表达式如下：

{T_p}＝{R_pp^∞R_ps^∞T_pp^∞T_ps}^T

其中，{T_p}表示反透射系数方程，T_pp和T_ps分别表示透射纵波P和透射横波S的透射系数，R_pp和R_ps分别反射P波与S波的反射系数。