周期结构具有带隙特性,带隙范围内的波无法通过周期结构传播。将周期结构应用于地震波隔震领域,具有重要的现实意义。本文基于周期结构理论,设计了 T形部分埋入周期/梯度表面波屏障。利用COMSOL MULTIPHYSIC 5.2有限元软件数值模拟了波屏障的带隙特性及传输特性并进行了场地隔震实验。分别考虑了不同埋入深度、周期数、屏障是否存在缺陷、埋深呈梯度分布等因素对隔震性能的影响,并对实验结果与数值结果进行了对比分析。同时,为了实现低频区有效隔震,进一步深入讨论了埋入深度、物理参数和几何参数等因素对周期波屏障带隙特性的影响。计算了屏障埋入深度、上部尺寸及下部高度分别呈梯度排列的三种梯度波屏障隔震性能曲线。最后给出了本文所设计的周期/梯度波屏障对EI-Centro地震表面波的隔震效果。得到以下结论:1.实验结果表明:T形部分埋入周期表面波屏障能有效衰减表面波且衰减幅度随周期数增加而增加。埋深变化可以有效调节衰减域的频率范围,埋入深度增加,衰减域频率升高。屏障存在缺陷时,屏障对缺陷位置的保护能力变弱或消失,在远离缺陷位置,屏障仍具有较好的隔震效果。埋深呈线性变化的梯度波屏障具有比周期波屏障更宽的衰减域。2.数值模拟结果表明:周期波屏障埋入土体的深度对屏障隔震性能有显著影响。埋深越浅,屏障的低频段带隙特性越好。调整材料参数与几何参数亦可以有效调节屏障的带隙特性。屏障与土体材料参数差异越大,越有利于实现对低频表面波的有效隔震。T型上部尺寸增大可在降低带隙中心频率的同时增大带宽。与周期波屏障相比,三种梯度式波屏障都显著拓宽了衰减域的频率范围,改善了屏障的隔震性能。3.实验结果与数值结果对比表明:埋入深度、周期数、缺陷形式及埋深梯度排布等参数改变时,实验结果与数值结果具有相同的变化规律,且具有相近的衰减域频率范围。4.本文设计的T形部分埋入周期/梯度表面波屏障对EI-Centro地震表面波具有较好的隔震作用。