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《天津大学》 2005年
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层状饱和半空间中凹陷地形或隧洞对弹性波的散射

尤红兵  
【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。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU435

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【引证文献】
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1 李帆;地铁隧道群对地震动的影响[D];天津大学;2008年
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国期刊全文数据库 前5条
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3 李艳;地下圆形洞室对柱面SH波的散射[D];天津大学;2007年
4 王岱;圆形基础的动力刚度系数[D];天津大学;2007年
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6 毛群燕;层状半空间中凹陷地形对入射SH波和Love波的散射[D];天津大学;2007年
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9 梅雄一;层状饱和半空间中沉积谷地对弹性波的三维散射[D];天津大学;2012年
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