DEEPSOIL 2025 (v7.1.10)_地震波传播分析软件

软件简介

DEEPSOIL 2025是一款面向岩土工程、地震工程和土动力学研究的一维场地地震反应分析软件，由美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校相关研究团队开发。软件主要用于研究地震波在不同土层中的传播过程，以及土体在地震荷载作用下的动力响应。

DEEPSOIL能够将土层剖面、剪切波速、土体动力特性以及输入地震动等参数结合起来，对场地进行一维地震反应分析。其分析方法覆盖非线性时域分析、等效线性频域分析以及线性时域和频域分析，并支持孔隙水压力生成与消散相关计算。

DEEPSOIL特别适用于场地地震反应、土层放大效应、地震动传播、土体非线性响应以及岩土抗震工程研究。软件采用图形化工作界面，将分析过程划分为Analysis、Motions和Profiles等主要环节，便于用户建立土层模型、处理地震动并查看分析结果。

目前公开资料中的DEEPSOIL 7系列已经包含自动土层细分、随机化分析、关系数据库结果输出、多语言界面以及多地震动同时查看等功能。

主要功能

1. 一维场地地震反应分析

DEEPSOIL的核心功能是一维场地响应分析，可以模拟地震波沿土层深度方向传播时产生的动力响应。

通过建立土层剖面并输入地震动，软件可以分析不同深度位置的地震响应，并帮助工程人员研究场地条件对地震动传播特征的影响。

2. 非线性时域分析

软件支持一维非线性时域分析，可以考虑土体在地震荷载作用下的非线性动力特征。

用户可以根据土体材料特性设置相应的本构模型和动力曲线，从而模拟不同应变水平下土体刚度、阻尼以及剪切响应的变化。

DEEPSOIL还支持带孔隙水压力生成以及不考虑孔隙水压力生成的非线性分析。

3. 等效线性分析

DEEPSOIL支持等效线性频域分析，可以用于处理土层在地震荷载下的剪切模量和阻尼变化。

该功能能够根据土体动力特性对地震波传播过程进行迭代计算，并可执行卷积和反卷积分析，因此适合用于场地地震反应研究和地震动输入处理。

4. 线性时域与频域分析

除了非线性和等效线性方法之外，DEEPSOIL还提供一维线性时域及频域分析功能。

对于需要快速评估地震波传播规律、频率响应以及场地放大效应的研究场景，可以使用线性方法进行计算。

5. 土层剖面建模

软件提供完整的土层剖面定义功能，可以输入不同土层的厚度、剪切波速、单位重以及动力特性等参数。

DEEPSOIL 7系列进一步增加了自动土层细分功能，可以根据目标最大传播频率对输入土层进行自动离散，使计算模型能够满足相应的空间离散要求。

6. 土体动力曲线

DEEPSOIL支持对土体动力特性进行定义和调整，可以使用剪切模量退化曲线和阻尼曲线描述土体随应变变化的动力性质。

软件还提供曲线拟合以及相关参数生成能力，可用于建立与实际土体试验数据相匹配的材料模型。

7. 多种非线性土体模型

DEEPSOIL提供多种土体本构和非线性模型，其中包括广义双曲线类模型。

例如GQ/H模型允许用户通过广义双曲线模型描述土体强度特征，为不同类型土体的非线性动力分析提供了更加灵活的材料参数设置方式。

8. 孔隙水压力分析

对于饱和砂土等可能出现孔隙水压力变化的场景，DEEPSOIL提供孔隙水压力生成和消散相关模型。

软件历史版本中已经加入针对砂土的孔隙水压力生成模型，并持续完善相关分析能力，可用于研究地震作用下孔压变化及其对土体动力响应的影响。

9. 地震动输入与处理

DEEPSOIL提供地震动输入和处理功能，可以对地震记录进行必要的预处理，并支持地震动转换、卷积和反卷积等操作。

通过Motion模块，用户可以管理输入地震动，并查看地震动的时程和频域特征。

10. 地震动卷积与反卷积

在场地响应分析中，输入地震动可能来自不同位置和不同类型的记录。DEEPSOIL支持卷积和反卷积计算，可以将地震动传播到目标位置，或者根据目标位置的地震动反推相应输入。

这对于基岩地震动、地表地震动以及场地内部不同深度位置的地震动转换具有实际应用价值。

11. 土层参数随机化

DEEPSOIL 7系列增加了土层参数随机化功能，可以对土层厚度、剪切波速以及动力曲线进行随机化处理。

这一功能可以用于考虑岩土参数存在的不确定性，通过多组随机实现研究不同土层参数组合对场地响应结果的影响。

12. 多地震动同时分析

DEEPSOIL 7系列支持同时查看和绘制多个地震动，使用户可以更加方便地比较不同输入地震记录下的场地响应结果。

对于需要处理多条地震记录的研究项目，这一功能可以减少不同计算结果之间切换和比较的工作量。

13. 多核并行计算

软件支持多核处理器，可以利用多核心硬件执行并行分析。

对于包含大量地震动记录、随机土层参数或批量计算任务的工程项目，多核计算能够提高分析效率。公开手册也明确指出，DEEPSOIL的并行分析需要多核处理器。

14. 关系数据库格式输出

DEEPSOIL 7系列对结果数据管理进行了改进，分析结果可以采用关系数据库形式进行保存。

这种方式特别适合处理大量分析结果，使用户能够更高效地查询和整理大型数据集。

15. Excel结果导出

软件支持将分析结果导出为Excel文件，方便进一步进行数据整理、统计和后处理。

对于需要使用Excel、MATLAB或其他数据分析工具进行二次处理的用户，这一功能可以简化结果数据交换流程。

16. 图形化结果查看

DEEPSOIL提供图形化结果查看功能，可以对地震动时程、频域特征以及不同土层位置的计算结果进行可视化分析。

用户可以通过图形结果观察地震波在土层中的传播以及场地对不同频率地震动的响应特征。

系统要求

根据DEEPSOIL 7系列公开用户手册，软件主要面向Windows平台。2024年发布的DEEPSOIL 7.1手册给出的基础硬件和软件环境要求如下：

对于实际工程和科研使用，不建议仅按照最低配置选择电脑。尤其是在进行多条地震记录分析、随机参数分析或者大规模批处理时，多核CPU和更大的内存容量能够提供更好的计算体验。

另外，DEEPSOIL对系统小数点格式存在要求。用户手册指出软件使用“.”作为小数点符号，在使用其他区域格式的Windows系统时，需要注意小数点设置，否则可能影响数据输入和读取。

更新内容

DEEPSOIL 7系列主要更新

DEEPSOIL 7是目前公开资料中较为重要的一次版本更新，对程序工作流程、计算结果管理和随机分析能力进行了较大改进。主要更新包括：

• 增加自动土层细分功能，根据目标最大传播频率自动确定合适的离散方式。
• 增加土层厚度随机化功能。
• 增加剪切波速随机化功能。
• 增加动力曲线随机化功能。
• 分析结果采用关系数据库格式保存，提高大量结果数据的管理效率。
• 全面调整用户界面和软件工作流程。
• 增加多语言界面支持。
• 支持同时查看和绘制多个地震动。
• 进一步完善分析结果显示和数据导出功能。

DEEPSOIL 7.1更新

DEEPSOIL 7.1系列继续针对计算功能和程序稳定性进行修正。公开版本记录显示，7.1.1版本重点修复了频域FAS计算问题，使不同DEEPSOIL组件中的FAS计算保持一致，同时修复了露头地震动反卷积相关问题，并更新了用户手册和软件许可信息。