Volldimensionale dreidimensionale numerische Simulation der Wechselwirkung von Rayleigh-Wellen mit seismischen Barrieren aus granularem Material

Seismische Barrieren – speziell entworfene, nahe der Oberfläche liegende menschengemachte Heterogenitäten – sind die herausragende Methode zur Isolierung kritischer Infrastrukturen vor Oberflächenwellen während des Erdbebenbeginns. Dazu können Gräben oder speziell entworfene Füllstoffe aus granularem Material verwendet werden. In dieser Arbeit wird der Prozess der Wechselwirkung der Rayleigh-Wellen mit speziell entworfenen Barrieren in einer volldimensionalen dreidimensionalen Formulierung simuliert, mit dem Ziel der Analyse ihrer optimalen Geometrie. Das dynamische Verhalten des Barrierenmaterials wird im Rahmen eines elastoviskoplastischen Mediums mit unterschiedlichen elastischen Moduli für Kompression und Zug beschrieben. Die numerische Lösung wird mit einem originalen explizit-impliziten Berechnungsschema konstruiert, das auf der Korrektur einer linear-elastischen Lösung basiert. Die Verwendung des gitter-charakteristischen Schemas auf Parallelepiped-Gittern garantiert eine hohe räumliche Auflösung aller Arten von seismischen Wellen.