地震超材料在土壤动力学中的作用

利用某些波动类比，电磁超材料的若干性质已被转化应用于米尺度结构化沉积土中的地表地震波控制。2012年在法国格勒诺布尔[Brule et al., PRL 112, 133901, 2014]和里昂[Brule et al., Sci. Rep. 7, 18066, 2017]附近进行的两项大规模实验证实了该方法的有用性及其对土-结构相互作用的潜在影响。我们在此给出里昂附近现场实验的新视角，揭示了地震透镜中的能量走廊。我们进一步引入时间调制地震超材料的概念，其由基于Willis方程的等效模型支撑。作为首个应用，我们提出环境地震噪声对结构化土壤进行时间调制，此类土壤可视为运动介质。基于同样思路，提出了一种利用环境地震噪声的类比地震计算机设计。远程地震计算机间传输的地震信号可助力形成物联网。我们进一步回顾，古罗马剧场与树林分别是表现为类似电磁超材料行为的大规模结构：分别为隐身斗篷与彩虹。因此，地震超材料不仅可应用于潜在有害瑞利波的屏蔽、透镜与隐身，还具有利用环境地震噪声进行能量收集与类比计算的潜在应用，这为通过自然或人工土壤结构化进行地震能量收集开辟了新前景。