张文月，王立刚，马完君，谢志南

(中国地震局工程力学研究所，中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080)

稀缺海底地震观测资料表明：根据研究区域的不同，陆地与海底地震动参数可能存在显著差异。以俯冲带地震为例，Kubo等[1]指出直接将基于陆地观测记录回归所得地震动衰减关系用于预测海底观测记录的低频地震动参数将得到错误结果；海域记录长周期成分显著高于陆域，地震动持时显著增长。这一结果表明，陆地与海底地震动的传播路径与场地效应可能存在显著差异。

因全球范围海底观测资料稀缺，波动模拟是当前海底地震动研究的主要手段[2,3,4]。规则网格有限差分方法(空间模拟精度为4阶，时间模拟精度为2阶)在低频(<0.5Hz)海域地震动研究工作中得到了广泛应用，但将这一方法推广至工程所关心的宽频带(0.1Hz-10Hz)海域地震动研究存在困难：为准确模拟不规则流固界面对波传播的影响，该方法要求目标模拟波长内包含40-60个计算网格[5]。然而就模拟均匀介质内的波传播而言，该方法仅要求目标模拟波长内包含4-6个计算网格。造成这一困难的根源在于该方法中引入的两类近似：(1)复杂流固界面形状的阶梯近似；(2)将流固界面的法向应力和法向位移连续条件近似为应力和位移连续条件。与之相比，可准确考虑复杂流固界面形状和界面条件的波动数值方法均可能在不提高计算网格尺寸要求的前提下实现流固界面对波传播影响的准确模拟如：格子法[6]，谱元法[7]等。因此，上述方法在宽频带海域地震动研究工作中具有重要应用前景。

近年来，基于勒让德谱元的时域波动数值模拟方法在盆地效应[8]，山体地形效应[9]分析中得到广泛应用。新近构建的考虑流固耦合的勒让德谱元时域波动模拟方法[10]亦能直接推广至海域场地效应研究，但这一方法的精度验证工作均基于点源解析解开展。考虑到场地效应分析大都采用平面波输入，本文阐明如何利用流固界面平面波反/透射系数验证该方法的精度。首先给出了流固界面反/透射系数的简化推导方法。进而，利用弹性介质情形反/透射系数与入射波频率无关这一特性，建立了基于反/透射系数以验证海域场地模拟方法精度的流程。这一流程构建的关键在于：就入射角超过临界角情形，由于反/透射波形与入射波形存在相位差，基于波形最大值的模提取幅值以计算反/透射系数将导致错误结果，应基于希尔伯特变换获取反/透射波形的包络以获取反/透射系数计算所需的波形幅值。……