12.1.1　地震波的選取

目前，國際公認(rèn)的地震動三要素為：地震動強度、地震動頻譜特征和地震動持續(xù)時間。在選用地震波時，地震動三要素都要考慮，并根據(jù)情況加以調(diào)整。地震動強度包括加速度峰值、速度峰值和位移峰值，F(xiàn)ALC_3d模擬分析中最為常用的是直接輸入地震加速度曲線。加速度峰值反映了地面記錄中的最強烈部分，對選用的地震記錄加速度峰值應(yīng)按適當(dāng)?shù)谋壤糯蠡蚩s小，使峰值加速度相當(dāng)于對應(yīng)設(shè)防烈度的多遇地震與罕遇地震時的加速度峰值。

由于本區(qū)地震分組為第一組，場地地震分類為一類，故選取適合一類場地工程地質(zhì)條件和云岡石窟地區(qū)相似的地震波記錄。本次模擬選取“Taft波（1952，Taft Lincoln School）”，記錄時長54.36s，時間間隔0.02s，峰值加速度出現(xiàn)在3.8s。Taft地震波加速度時程曲線如圖12.1所示（以NS方向為例）。

圖12.1　地震波加速度時程曲線（NS方向）

本次計算按照50年超越概率63%、10%和2%的地震來計算，取多遇地震（小震）、設(shè)防地震（中震）和罕遇地震（大震）的最大水平加速度α_max分別為0.12g、0.34g和0.72g。而實際記錄中，Taft地震記錄加速度峰值為0.179 3g。因此，計算中必須將實際地震記錄的峰值折算成所需的加速度峰值，故對于Taft加速度按下式進(jìn)行換算，將變換系數(shù)分別取為0.70、1.90和4.0。

在進(jìn)行振幅變換后，對Taft地震波進(jìn)行傅里葉變換分析（FFT），并進(jìn)行濾波和基線校正。

對地震波濾波可以濾去高頻波段，增加計算所需的最小網(wǎng)格尺寸，減小單元數(shù)量，節(jié)約計算時間。根據(jù)Kuhlemeyer和Lysmer（1973）的研究，網(wǎng)格的最大尺寸必須小于最短波長（最大頻率時的波長）的1／10～1／8。對Taft波的傅里葉變換分析發(fā)現(xiàn)，振幅比較大的部位主要集中在10Hz以下的頻率。故設(shè)10Hz為最高頻率進(jìn)行濾波。因濾波后最高頻率為10Hz，故最大網(wǎng)格尺寸不能超過20m。而實際模型網(wǎng)格最大尺寸為4m，故可以滿足上述限制要求。

在FLAC_3d地震動力分析中，輸入波經(jīng)常為加速度時程。如果由輸入波的加速度積分得到的最終速度和最終位移不為0，則在動力計算結(jié)束時，模型底部會繼續(xù)出現(xiàn)速度和殘余位移，此時需要對加速度時程進(jìn)行基線校正。即通過在原始加速度時程上增加一個低頻率的波形，使最終的速度和位移為0。

對SN方向、EW方向和垂直方向3個方向的Taft地震波都作了振幅變換、濾波和基線調(diào)整后，為了節(jié)省計算時間，截取集中絕大部分能量的前10s波段作為模型3個方向的輸入地震波。