基于Rayleigh波理论的地基土动参数反演

【摘要】：本文从环境振动的影响出发,基于Rayleigh波理论研究了层状地基土模型的频散曲线、截止频率等特性,利用遗传算法对地基土剪切波速进行了反演,进而得到地基土的其它动参数。 在均匀弹性水平层状介质的波传播分析中,常常采用传递矩阵的方法,本文分别介绍了直角坐标系下的传递矩阵法、柱面坐标系下的传递矩阵法、快速矢量和快速标量算法,以及有限元集成的薄层刚度法；主要针对快速标量法和薄层刚度法,利用Matlab编程计算了地基土模型的频散曲线和截止频率等基本特性,对比了两种方法的优缺点及适用范围。比较发现,薄层刚度法在低频范围计算效果比较好,但快速标量法计算速度较快,二者在高频范围的计算结果差异不大。本文进而采用薄层刚度法,编程计算并分析了环境振动中常见的几种地基土模型(递增型、软夹层)Rayleigh波的频散曲线、截止频率及相速度和波长关系等。 在参数反演方面,本文介绍了阻尼最小二乘法和遗传算法,利用假设的有效相速度-频率频散曲线,通过遗传算法计算了两种典型地基土模型(递增型、软夹层)的剪切波速,利用弹性介质转换关系得到地基土的其它动参数。