地震引发的灾害很多,其带给了人类巨大的伤害和损失。而地震引发的边坡失稳也是其中之一,因此开展对地震边坡失稳的研究显得十分重要。虽然已经有很多学者对此开展了一系列的研究,但是在已经有的振动台模拟地震边坡动力响应中还存在着模型尺度与原形边坡尺度不相匹配、无法实现斜入射等问题。在此基础上,本文提出用超声波来模拟地震波各方向入射对边坡波场特征的影响。首先,根据相似原理,选定激发换能器和接收换能器的频率为1k,用有机玻璃设计和制作了平、凸、凹三种模型,合理地布置了观测点,并进行了系统的实验方案设计。其次,根据惠更斯原理,对不同角度的入射波进行了时差分析,实现了利用点源激振波场叠加0°~90°入射的平面波入射激振,并合成了每个模型在不同入射角平面波激振时模型中各个测点的波形,得到了对应的模型地震响应波场。进一步提取模型各测点响应波形的最大振幅值(与测点振动速度成比例),形成了每个模型在不同入射角平面波激振作用下的边坡地震响应振型图(边坡质点最大振速等值线图)。另外,对各个模型进行地震波传播路径分析(射线分析),从波传播的角度对边坡地震响应模拟结果有了更深入的认识;同时还进行了边坡对不同方向入射平面波激振的地震响应数值模拟,几个边坡对±15°入射角的数值模拟和超声物理模拟结果具有较好的一致性。分析结果表明:用超声波模拟地震波各方向入射边坡的波场特征是合理的,并且不同的模型波场特征不同。当15°入射边坡时,三种模型都表现为坡面附近和坡底部响应比较强烈;当-15°入射时,三种模型都表现为坡体后上方附近和坡底部响应比较强烈。而凸坡的坡面对反射波产生了明显的汇聚作用,凹坡的坡面对反射波产生了明显的发散作用,相对而言平坡坡面使反射波分布得比较均匀。以特征点为代表,将超声波物理模拟模型中的特征点波形与数值模拟中与之对应的特征点监测波形进行对比,进一步证明了超声波物理模拟实验的合理性与有效性。本实验的模拟方法及结果可以为以后的地震边坡物理模拟提供参照和借鉴。