针对实际三维沉积盆地区域，许多学者采用不同数值模拟方法：有限差分法[3]（finite difference method, FDM）、有限元法[4]（finite element method, FEM）、谱元法[5]（spectral element method, SEM）等，进行设定地震的全过程地震动模拟。但值得注意的是，受限于复杂场地特性探测数据的匮乏及超大规模数值模拟所需的计算机容量和计算效率，目前相关研究主要集中于弹性地震动场的建立，非线性范围下地震动场的研究则进展有限。然而，实际地形地质结构及软土层的强非线性和夹层的弱非线性特征使得场地的地表地震动具有很强的空间变异性。在中强地震动下，实际观测发现土体的非线性滞回耗能特性对地震动有明显的削弱作用，影响地形和场地的耦合响应[6]。因此，迫切需要在物理模拟中纳入土体非线性，进一步开展大尺度非线性地震动模拟，给出更加合理的地面运动和地震动场分布。
目前，已有部分学者注意到上述问题，尝试将土体非线性纳入大尺度复杂场地的三维地震波场模拟之中。Xu等[7]基于FEM，采用Drucker-Prager弹塑性模型研究了土体非线性特性对地震动幅值和主频的影响。Taborda等[8]基于FEM，对实际三维盆地进行基于完美弹塑性模型的非线性地震动分析。Roten等[9]在基于FDM的AWP-ODC程序基础上开发了的Drucker-Prager弹塑性模型，模拟了频率高达4 Hz的San Andreas断层下的M7.7设定地震。Dupros等[10]同样基于FDM的AWP-ODC程序，采用Mohr-Coulomb模型，针对法国Riviera地区开展了考虑土体非线性的大规模并行模拟。Fu等[11]优化了基于FDM的AWP-ODC和CG-FDM程序，利用TaihuLight超算对唐山地区进行了频率上限到18 Hz的非线性地震动模拟。Esmaeilzadeh等[12]基于FDM开展了加拿大西北-东南长8 km的Kinburn沉积盆地的0.1~1 Hz的非线性地震动模拟。Chen等[13]基于SEM，采用一维等效线性方法考虑了近地表土体非线性反应，针对2016年Mw7.0熊本地震开展了地震动模拟。
本文基于谱元法SPECFEM3D软件完成了土体非线性本构的开发工作，并针对云南施甸盆地开展了设定地震下非线性地震动响应模拟，得到以下3点结论。
（1）基于Davidenkov非线性本构模型在谱元程序SPECFEM3D中进行二次开发，通过与一维非线性软件DEEPSOIL结果对比证明SPECFEM3D中开发非线性本构的正确性，可进一步应用于三维大尺度复杂场地非线性地震动模拟中。
（2）由于沉积盆地与基岩的阻抗比较高，导致地震反射波强烈，地震动的放大效应明显，考虑沉积非线性的水平PGA和PGV较线性结果均降低，并且由于从地震波频率成分而言，PGA一般与高频成分相关，而PGV则与地震波中低频成分相关，非线性土体对沉积盆地PGV的影响更加明显，较线性计算的幅值降低约30%。
（3）考虑沉积非线性使沉积内部观测点整体上速度及反应谱幅值降低，且沉积非线性整体上使特征频率向长周期方向移动，部分地形较复杂尤其是靠近盆地边缘区观测点处竖向模拟峰值结果出现放大情况。
