模拟研究中的控制性边界条件处理方法探索

胡 平 丁彦慧 吴宏伟 蔡奇鹏 Paul Van Laak

1）北京市地震局，北京 100080

2）香港科技大学，香港

无论是在数值模拟还是试验模拟研究工作中，正确处理边界条件是研究结果有意义、合理、可靠的前提。过去在模拟研究中，最多也最方便的是用刚性边界条件作为边界约束条件，显然这只是一种近似的无奈做法。对于采用非刚性边界条件约束，首先面对的难题就是还不能准确认识其在自然界中的实际情况，难以找到依据。本文在对断层同震错动行为进行离心机模拟试验研究的过程中，尝试采用对比约束最大（刚性边界）和约束最小（随动边界）两种边界约束试验的方法，来控制应当介于这两种情况之间的自然界中的不同边界约束条件。不难理解，这样的方案取得的研究结果应当能更真实、控制性地去认识自然界中实际问题。这种控制性边界条件处理方法在用于类似问题数值模拟研究中，也应该是值得尝试的。

1 离心机模拟试验

本文工作是第四纪地层中断层同震错动行为离心机试验研究工作的一个组成部分，目的就是研究认识不同边界约束条件对断层同震错动行为的影响作用。试验选用香港科技大学的离心机进行正断层静力错动刚性边界和随动边界两个对比试验。这两个试验均选用代表北京地区典型的粘土－砂土多层互层场地特征的模型，预制断层上断点均取在模型上部。根据大多数实际断层的考察结果，特别是北京地区的实际情况，本次试验模型中预制正断层的角度φ（断层面与竖直方向的夹角）取20°。……