地下洞室群对弹性波的散射

论文摘要

大型洞室群对地震波的散射的会影响洞室群附近场地地表的地震动和地下洞室群的动应力集中因子,进而会影响附近地面上的建筑物。因此,对此类问题的求解,不仅在理论上,而且在工程应用上有着重要的意义。本文采用一种间接边界积分方程法,研究了半空间地下洞室群对弹性波的散射,介质内总波场由自由场和散射场叠加而得,根据单层位势理论,由虚拟源面上的分布线源构造散射波场,通过边界条件建立方程,求解得到虚拟波源密度,进而求得总的波场。本文从增加待定系数项数和考虑误差情况下,通过对边界条件的满足以及与已有成果的对比来检验结果的正确性。然后考虑了入射波频率、入射角度和洞室中心的距离因素对洞室环向上动应力集中因子以及地面运动的影响。本文利用地下洞室群对平面P、SV和Rayleigh波散射的数值解深入研究分析了地下洞室群的存在对附近地表位移场的影响和地下洞室群的动应力集中问题,为进一步解决地下洞室群对P、SV和Rayleigh波的散射问题奠定了基础,结果表明,地下洞室群的存在对附近地表位移和洞室的动应力集中因子具有显著的放大作用。本研究为既有地面建筑物抗震设防水中的定量评估和地下洞室群的抗震设计等提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地下洞室群对入射弹性波的散射的研究状况
• 1.3 本文研究的目的和主要内容
• 第二章 大琦顺彦理论简介
• 2.1 大琦顺彦基本理论
• 2.2 对半空间模型的求解方法
• 第三章 地下圆形洞室群对弹性波的散射
• 3.1 弹性波在半空间自由界面的散射
• 3.1.1 P波入射和SV波小于临界角入射
• 3.1.2 SV波大于临界角入射
• 3.1.3 Rayleigh面波入射
• 3.2 模型与求解
• 3.2.1 波函数设定与边界条件
• 3.2.2 边界条件引入与方程求解
• 3.2.3 计算洞室环向动应力集中因子
• 3.3 误差分析
• 3.4 结果分析与讨论
• 3.4.1 P波入射地表位移幅值
• 3.4.2 SV波入射地表位移幅值
• 3.4.3 Rayleigh波入射地表位移幅值
• 3.4.4 P波入射洞室动应力集中因子
• 3.4.5 SV波入射洞室动应力集中因子
• 3.4.6 Rayleigh波入射洞室动应力集中因子
• 第四章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢