层状饱和半空间中凹陷地形或隧洞对弹性波的散射

论文题目: 层状饱和半空间中凹陷地形或隧洞对弹性波的散射

论文类型: 博士论文

论文专业: 结构工程

作者: 尤红兵

导师: 梁建文

关键词: 层状饱和土,动力刚度矩阵,动力函数,间接边界元法,凹陷地形,隧洞,弹性波,散射

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 研究波在层状饱和场地中的传播,在理论和实际工程中均有十分重要的意义。Wolf建立了弹性土层的动力刚度矩阵,形成了解决层状场地中波的传播以及土-结构动力相互作用等问题较完整的理论。如何将这一理论推广到饱和土的动力响应分析中将是本课题着重解决的问题。采用Biot基本模型,通过引入势函数,求得方程通解,进而建立了饱和土层和半空间的精确对称动力刚度矩阵。矩阵中各参数均有明确的物理意义,计算精度不受土层分层厚度的影响,非常便于工程应用。利用层状饱和土的动力刚度矩阵,给出了层状饱和场地中分布荷载或孔隙水压作用于与水平向有夹角的倾斜直线时的动力Green函数。解决了利用间接边界元法计算层状饱和场地中局部地形对弹性波散射以及土-结构相互作用中的关键问题。对层状饱和场地的自由场反应分析进行了系统研究。给出了不同透水条件下,半空间自由表面运动与入射波幅值的关系,并分析了半空间上单一土层和刚度增长场地两种典型层状饱和场地。利用间接边界元方法求解了层状饱和场地中凹陷地形对入射平面弹性波的散射问题。饱和土的剪切模量、孔隙率、渗透系数等参数及界面透水条件对波的散射有重要影响。上覆土层的厚度、刚度对位移结果有重要影响,说明了利用层状模型分析的必要性。利用间接边界元法,研究并讨论了单相层状半空间和均匀半空间中洞室对入射平面弹性波放大作用的显著差别及原因,并指出了利用层状模型研究的必要性及合理性。利用间接边界元方法求解了层状饱和场地中洞室对入射弹性波的散射问题。界面透水条件和入射波频率对地表位移均有影响。从总体上看,界面不透水的地表位移要大于界面透水时的相应结果。层状饱和场地中洞室对波的散射与相应干土场地中地表位移结果有明显不同,饱和土体中孔隙水对场地动力响应具有不可忽视的影响。本文方法可用于洞室等一类地下工程的动力分析。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 研究现状及存在问题

1.3 本文的主要工作

第二章层状饱和土的精确动力刚度矩阵

2.1 引言

2.2 Biot 模型简介

2.3 Biot 方程通解

2.4 层动力刚度矩阵

2.5 半空间动力刚度矩阵

2.6 场地的动力刚度矩阵

2.7 格林影响函数

2.8 解的验证

2.9 算例分析

2.10 本章小结

第三章自由场计算

3.1 引言

3.2 饱和半空间

3.3 饱和半空间算例

3.4 层状饱和场地

3.5 层状饱和场地算例

3.6 本章小结

第四章线性分布斜线荷载的动力Green函数

4.1 引言

4.2 作用线性分布荷载的动力Green 函数

4.3 作用孔隙水压的动力Green 函数

4.4 解的退化与验证

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第五章层状饱和半空间中凹陷地形对入射弹性波的散射

5.1 引言

5.2 计算方法

5.3 方法验证

5.4 入射SV波

5.5 入射P_1波

5.6 本章小结

第六章单相层状半空间中洞室对入射弹性波的散射

6.1 引言

6.2 洞室对入射平面SH 波的散射

6.3 洞室对入射平面P、SV 波的散射

6.4 算例分析（入射P 波）

6.5 算例分析（入射SV 波）

6.6 本章小结

第七章层状饱和半空间中洞室对入射弹性波的散射

7.1 引言

7.2 计算方法

7.3 方法验证

7.4 入射SV波

7.5 入射P_1波

7.6 本章小结

第八章结论与建议

8.1 本文总结

8.2 进一步工作的设想

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢

发布时间: 2007-07-10

参考文献

[1].层状自由场地固有频率的求解方法、特性及应用研究[D]. 邓亚虹.浙江大学2007
[2].非饱和土地基与基础的动力响应研究[D]. 徐明江.华南理工大学2010
[3].饱和地基上基础的扭转振动特性研究[D]. 王国才.浙江大学2002
[4].弹性波作用下饱和地基中圆形基础的振动特性分析[D]. 王鹏.浙江大学2011
[5].饱和地基上条形基础的摇摆振动特性分析[D]. 马晓华.浙江大学2009
[6].地震激励下层状半空间土—结构动力相互作用[D]. 付佳.天津大学2012
[7].饱和地基中埋置基础的动力振动特性研究[D]. 胡秀青.浙江大学2009

层状饱和半空间中凹陷地形或隧洞对弹性波的散射

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