层状TI饱和半空间均布斜线荷载及孔隙水压动力格林函数

发布时间：2024-03-15 04:33

　　基于Biot流体饱和多孔介质模型,采用动力刚度矩阵方法结合傅里叶变换,给出了层状横观各向同性(TI)饱和半空间中均布斜线荷载及孔隙水压的动力格林函数。方法首先将荷载作用层固定,在波数域内求得层内响应和固端反力,进而由刚度矩阵方法求得反加固端反力于整个层状半空间而产生的响应,最后叠加层内解和固端反力解经由傅里叶逆变换求得空间域内解。所给出的层状TI饱和半空间格林函数为建立相应边界元方法进而求解层状TI饱和介质相关波动问题提供了一组完备基本解。通过与已发表的各向同性饱和结果和TI弹性结果进行对比,验证了方法的正确性。进而给出了数值计算结果并进行了参数分析。结果表明:TI饱和介质与各向同性饱和介质对应的动力响应差异显著,且介质的各向异性参数对动力响应有着重要影响。此外,荷载埋深越小,地表位移和孔压波动更剧烈;介质渗透系数起到类似阻尼的作用,减小渗透系数可降低动力响应;随着频率的增大,位移、应力和孔压的波动也更为剧烈。

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【部分图文】：

图2均布斜线荷载动力格林函数求解示意图

层状TI饱和半空间中均布斜线荷载动力格林函数是指均布斜线荷载作用于层状TI饱和半空间内部土骨架上时（如图2(a）所示，p(x,z）和r(x,z）分别为水平和竖向均布斜线荷载），半空间中任意位置产生的位移和应力等动力响应。该动力格林函数的求解思路为：首先将均布斜线荷载通过傅里叶变换....

图3层状TI饱和半空间作用孔压示意图

在层状TI饱和半空间中，作用在斜线上的孔压如图3所示。与式（9）类似，波数域的孔压可以表示为

图4作用均布斜线荷载时无量纲水平和竖向位移沿z轴变化

当取竖向与水平方向材料参数相等时，本文解答可退化为各向同性情况。文献[20]模型为饱和半空间上三饱和土层，均布斜线荷载作用于第二土层（具体模型见文献[20]）。各饱和土层与半空间剪切模量比值为GL∶2GL∶3GL∶GR=1∶2∶3∶4,GL=125MPa；各土层其他参数相同：ν=....

图1层状TI饱和半空间作用均布斜线荷载及孔压示意图

如图1所示，均布斜线荷载作用于层状TI饱和半空间内部。层状TI饱和半空间由N层水平TI饱和土层和其下的TI饱和半空间组成，介质均由Biot[7-9]饱和多孔介质模型描述。土层之间以及土层与其下半空间之间考虑为完全接触（位移、应力和孔压连续），各土层厚度为dn(n=1-N）。层状T....

本文编号：3928567