地震是人类所面临的最严重的自然灾害之一,有史以来地震所造成的生命财产损失不可计数、不胜枚举。目前工程方法模拟地震动场存在的主要问题就是很难合成功率谱和目标谱完全一致的地震动,且大部分工程方法模拟地震动场时对各场点地震动相干性的处理是简单以相干函数表示,往往由于缺乏物理基础而与实际不符。应用地震学方法合成或者预测地震动场时,虽然可以比较准确地模拟出地震动场,但由于其计算成本过高而难以广泛应用。针对上述合成地震动场工程方法缺陷和地震学方法困难等问题,本文提出了一种与已知场点相关地震动场合成的新方法,使合成的地震动场功率谱和已知地震动功率谱完全一致且合成地震动的相干性合理。本文从研究给定场地的频散曲线的角度出发,将地震波看作体波和面波的叠加,研究体波和面波在层状半无限空间介质中的传播特点,通过广义反射-透射系数法计算场地的频散曲线,确定体波传播速度的计算方法。研究结果表明:对于面波,在传播过程中若相速度和波数无关,不发生频散;反之,则发生频散;对于体波,在传播过程中不发生频散。通过MATLAB编程计算El-Centro波所在地层的面波频散曲线,得出El-Centro波所在地层的面波频散规律和体波的传播速度曲线。在从地震学的角度获得频散曲线的前提下,本文在简正振型叠加合成地震动的理论基础上,首先研究当用多条波相互叠加合成另一条波时各个子波对合成波幅值谱的影响,确定影响合成波幅值谱的主要因素;然后,通过对已知场点地震动强度非平稳的研究,确定一个可以描述地震动非平稳性参数;最后,建立合成与已知场点相关的地震动场模型。研究结果表明:影响合成地波幅值谱震荡特性的因素主要有子波幅值、子波波包到时、子波相位等因素。其中,子波幅值决定了合成波幅值谱的绝对值大小和整体形状;子波的波包到时是影响合成波幅值谱震荡特性的主要因素且决定震荡率;子波相位决定了合成波幅值谱的水平位置。相位差谱是描述地震动非平稳特性的重要参数,将其引入合成地震动的模型中,可以比较成功地合成出携带已知场点非平稳信息的地震动。本文提出的模型将影响合成地震动幅值谱的关键因素即子波的波包到时和子波的幅值引入到模型中,使所建立模型的幅值谱和已知地震动的幅值谱一致,功率谱一致;将已知地震动的相位差引入到模型中,使合成地震动的相位差谱和已知地震动的相位差谱一致以保证合成地震动和已知地震动波形相似;将不同场点的相干性看作是场点各阶面波频散和波传播距离的结果,比较符合物理实际。El Centro地震波场点地震动场算例表明,本文提出的合成与已知场点相关的地震动场功率谱的一致性和场点相干性的合理性,因此,本文提出的合成的地震动场方法合理而实用,可以用于工程分析。