كاربرد روش المان محدود مرزي مقياس شده در بررسي اثرات توپوگرافي بر امواج لرزه اي

APPLICATION OF SCALED BOUNDARY FINITE ELEMENT METHOD IN TOPOGRAPHIC EFFECTS ON SEISMIC WAVES

وجود سطوح توپوگرافي نامنظم يكي از عوامل ايجاد پاسخ هاي لرزه‌اي پيچيده در سطح زمين مي‌باشد. دليل اصلي ايجاد پاسخ لرزه‌اي پيچيده، مسئله انعكاس و تفرق امواج در اين سطوح است. در اين مطالعه، با فرض اينكه زمين، همگن، همسانگرد و ارتجاعي باشد، نخست معادلات رياضياتي موج منتشر شده، با استفاده از روش المان مرزي محدود مقياس شده بيان مي‌گردد. اين روش با تركيب مزاياي روش‌هاي المان محدود و المان مرزي توسعه يافته است. در اين روش، فقط مرزهاي محيط موردنظر به كمك المان‌هاي سطحي گسسته سازي مي‌شود و نيازي به گسسته سازي درون قلمرو نيست. برخلاف روش المان مرزي، اين روش نيازي به حل اساسي (يا تابع گرين) ندارد. سپس به كمك اين روش، تحليل‌هاي عددي براي تپه‌ها و دره‌هايي با اشكال هندسي مشخص در قلمرو فركانس در اثر برخورد موج قائم SH براي اولين بار انجام مي‌شود. نتايج حاصل از اين تحليل‌ها نشان مي‌دهد كه روش المان محدود مرزي مقياس شده در مقايسه با ساير روش‌هاي عددي و تحليلي، به نتايج مطلوبي منجر مي‌شود.

Ground surface with irregular topography is one of the reasons of complex seismic responses, which are mainly due to the seismic wave scattering at ground surface. More investigation is needed for understanding the influence of wave scattering in specific places of ground surface. In this paper, the surface soil assumed homogeneous, isotropic, and elastic. At first, SH wave propagation equations in a two dimensional field by the scaled boundary finite element method have been presented. This method has been developed by combining advantages of the finite element and boundary element methods. In this method, only the boundary is discretized and no fundamental solution or Green's function is required. Then a semi-circular hill has been analyzed by using this method. The results of this analysis compared with other analytical and numerical methods and good agreement is achieved.