پاسخ لرزه‌اي سطح تپّه‌ي آبرفتي ذوزنقه‌اي واقع بر حفره‌ي دايره‌اي: موج مهاجم قائم SH

Seismic response of the trapezoidal alluvial hill located on a circular cavity: Incident SH-wave

در اين مقاله به تحليل لرزه‌اي سطح تپّه‌ي آبرفتي ذوزنقه‌‌اي واقع بر يك حفره‌ي دايره‌اي زيرزميني در برابر امواج مهاجم قائم SH پرداخته شده است. بدين منظور، از روش عددي اجزاي مرزي نيم‌صفحه در حوزه‌ي زمان براي تهيّه‌ي مدل پيشنهاد شده بهره گرفته شده است. از جمله مهم‌ترين قابليت‌هاي اين روش، تمركز مش‌ها صرفاً بر روي مرز عارضه‌ي مورد نظر مي باشد. بر‌اين‌اساس و مبتني بر فرآيند زيرسازه‌سازي، ابتدا مدل ناهمگن مزبور به يك نيم‌صفحه‌ي حفره‌دار و يك تپّه‌ي سطحي تفكيك شده و سپس ماتريس‌هاي حاصل با اقناع شرايط پيوستگي/مرزي، سرهم‌سازي مي‌شوند. پس از پياده‌سازي روش پيشنهاد شده در توسعه‌ي الگوريتم داس‌بِم، چند مثال پيرامون صحّت و سقم آن مورد تحليل قرار گرفته و پاسخ‌هاي بدست آمده با نتايج ساير محققان مقايسه شده است. در ادامه، با در نظر گرفتن پارامترهاي كليدي نسبت‌ امپدانس و شكل، پاسخ لرزه‌اي سطح تپّه در دو حوزه‌ي زمان و فركانس حساسيّت‌سنجي شده است. در اين ميان، تأثير حضور حفره‌ي زيرزميني نيز در الگوي بزرگنمايي سطح مطالعه شده است. نتايج نشان داد نسبت‌هاي امپدانس و شكل تپّه‌ي ذوزنقه‌اي در حصول الگوي پاسخ بسيار مؤثر مي‌باشد بگونه‌اي كه افزايش نسبت شكل تپّه و متناظر آن كاهش تقابل امپدانس، مسبب تشديد حالت بحراني پاسخ حوزه‌ي زمان و فركانس گرديد. همچنين، حداكثر بزرگنمايي در بيشينه‌ي نسبت شكل و كمينه‌ي امپدانس حاصل شد. اين تحقيق در محور موضوعي ژئوتكنيك لرزه‌اي ارائه شده و نتايج آن از ديدگاه كاربردي در تكميل و تدقيق آئين‌نامه‌‌هاي لرزه‌اي موجود قابل استفاده مي‌باشد.

A direct time-domain numerical approach named the half-plane boundary element method is proposed based on the half-space Green’s functions for seismic analysis of trapezoidal alluvial hill located on a circular cavity, subjected to propagating vertical incident SH-waves. To analyze the assumed model, a half plane time-domain Boundary Element Method (BEM) was used which can concentrate the meshes only around the boundary of desired features. First, the problem is decomposed into two parts including a pitted half-plane and a trapezoidal filled solid on the surface. Then, the influence coefficients of the matrices are obtained by applying the method to each part. By satisfying the boundary/continuity conditions on the interfaces, a coupled equation is formed to determine unknown boundary values in each time-step. After implementing the method in an advanced developed algorithm, its efficiency is investigated by solving some practical examples and compared with those of the published works. To complete the results, the sensitivity analysis was carried out to obtain the seismic response of hill by considering the key parameters including impedance and shape ratios. In the meantime, the effect of subsurface cavity on the amplification pattern of surface has been studied as well. The results showed that the impedance and shape ratios of the trapezoidal alluvial hill were very effective on the seismic response of surface. The results of the present study can be used by geotechnical engineers to completing and increasing the accuracy of existing codes around the subject of ground surface zonation in presence of different topographic features.