非饱和土成层场地波动问题解析分析
本文选题：非饱和多孔介质 + 复杂场地波动 ； 参考：《北京交通大学》2017年硕士论文
【摘要】：工程中遇到的土体绝大多数都是广义的非饱和土体。随着对场地地震波动响应问题研究的深入,针对非饱和土场地的抗震问题的研究理所当然的成为重点。目前,对于非饱和土体复杂场地波动的研究多是针对准饱和土状态,与天然状态下非饱和土体饱和度随深度大范围连续变化的真实状况相去甚远。为了较好的解决这个问题,本文基于混合物理论本构模型,推导了非饱和土成层场地波动问题解析解,并利用该解答分析研究了地下水水位上升对地面运动的影响。本文的主要工作包括:(1)在现有非饱和多孔介质波动理论的基础上,推导得到了非饱和土层中刚度传递矩阵;建立了基岩-饱和土层-成层非饱和土层复杂场地模型,利用传递矩阵法,求解了平面波P、SV入射下非饱和土成层场地波动问题的解析解。并且与已有的解进行了退化验证。(2)建立合理的考虑地下水位变化的地层分析模型,利用非饱和土成层场地波动问题解析解,从入射波频率、入射角度、土骨架刚度、地下水水位以上土体饱和度等多个角度,计算分析了地下水位变化对地震地面运动的影响。分析结果表明:随着地下水位上升,地表位移放大系数的峰值减小,频率响应周期变长,对土骨架刚度较低的土体来说,上述效应更加显著。地上水位以上土体饱和度梯度变化时位移放大系数共振峰值较饱和度不变时减小。
[Abstract]:Most of the soils encountered in engineering are generalized unsaturated soil. Along with the deep research on the seismic wave response of the site, the research on the seismic response of the unsaturated soil site becomes the focus of course. At present, the research on complex site fluctuation of unsaturated soil is mostly focused on the state of quasi-saturated soil, which is far from the real state in which the saturation of unsaturated soil changes continuously with a wide range of depth in natural state. In order to solve this problem, based on the constitutive model of mixture theory, the analytical solution of ground fluctuation in unsaturated soil is derived, and the influence of groundwater level rise on surface motion is analyzed. The main work of this paper includes: (1) based on the existing wave theory of unsaturated porous media, the stiffness transfer matrix in unsaturated soil layer is derived, and the complex site model of bedrock, saturated soil layer and layered unsaturated soil layer is established. By using the transfer matrix method, the analytical solution of the ground wave problem of unsaturated soils under the incidence of plane wave (PSV) is presented. A reasonable stratigraphic analysis model considering the variation of groundwater level is established. The analytical solution of the ground fluctuation problem of unsaturated soil is used to analyze the incident wave frequency, incident angle, and the stiffness of the soil skeleton. The influence of groundwater level change on earthquake surface motion is calculated and analyzed from several angles, such as soil saturation above groundwater level. The results show that with the increase of groundwater level, the peak value of the surface displacement magnification factor decreases and the frequency response period becomes longer, which is more significant for the soil with low soil skeleton stiffness. When the saturation gradient of soil above ground water level changes, the resonance peak value of displacement magnification factor is smaller than that of constant saturation.
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU43
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，本文编号：1906082
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