半空间内洞室在冲击荷载作用下的瞬态响应

发布时间：2019-11-08 03:51

【摘要】：为了研究外界冲击力对地下洞室及周围土体的影响,对半空间弹性土体圆柱形洞室在突加反平面冲击荷载作用下的瞬态响应进行探讨.将列车急刹车时对隧道产生的冲击力简化为半无限弹性体中突加在圆柱形洞室表面沿轴线方向的均布荷载,利用残余变量法求得频域解,运用Durbin提出的拉普拉斯数值逆变换给出问题的数值解,并将计算结果与静力情况下的结果进行比较,分析土体应力和位移随时间、弹性波的传播距离以及夹角的变化,结果表明:波到达后,该点土体的应力和位移均瞬间增大,随后慢慢减小并逐渐趋于静力值,波向外发散传播,并沿半径方向衰减;对于相同的传播距离上的各点,最大动应力和动位移与夹角无关;应力和位移最后的稳定值随着夹角的增大而增大.
【图文】：

式为Ｗ＝－ｐ０ｖｓＧｓ２Ｋ０（ｓ／ｖｓ）（）ｒＫ１（ｓ／ｖｓ）ｒ（０），（１５）τｒ，（）ｓ＝ｐ０ｓＫ１（）ｋｒＫ１ｋｒ（０）．（１６）３镜像原理从第２章中得到了无限体内半径为ｒ的洞室表面受到突加荷载引起的位移和应力表达式，而土体实际上是半无限体，要想获得半空间的位移应力分布就需要将无限体内的求解问题转化为半无限空间内的求解问题，应用镜像方法可以实现这一转化［３１］．镜像分析过程见图２，镜像方法的具体分析步骤如下：１）忽略地面的存在，问题由半无限空间转化为在无限空间内的问题，在原地面位置将产生应力σ０；图２镜像分析过程Ｆｉｇ．２Ｉｍａｇｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅ２）在无限空间内与原洞室镜像位置处假想一大小相等的洞室，在其表面的冲击荷载与原荷载大小相等方向相反，此虚拟洞室将在原地面位置产生应力－σ０．３）以上２个步骤在原地面位置产生的应力相抵消，，符合实际边界条件（４）．以上３步产生的应力之和即为实际问题的解答：１０４５第６期翟朝娇，等：半空间内洞室在冲击荷载作用下的瞬态响应

面的存在，产生反射波而发生波之间的叠加．由图３、４还可以看出，土体应力和位移最后的稳定值即被积函数沿原点附近小圆γ３的积分值，早期解的贡献主要是沿分支割线的积分，即当ｔ＜０时，分支割线上各点的贡献最大，这与文献［１］中关于压缩波入射结论完全一致．图５、６分别为ｒ＝１０ｍ、不同θ时应力和位移的时程曲线．由图中可以看出，对于相同的ｒ不同的θ，其最大应力和最大位移是相同的，且同时达到最大值，但是最后的稳定值差别很大，越靠近地面的点，图３θ＝０．５π处应力时程曲线Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｅｓｓ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈθ＝０．５π图４θ＝０．５π处位移时程曲线Ｆｉｇ．４Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈθ＝０．５π图５ｒ＝１０ｍ处应力时程曲线Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｅｓｓ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈｒ＝１０ｍ最后的稳定值越小．图７、８分别为θ对土体位移和应力最大值以及静力值影响的极坐标图，由图可以看出，应力和位移１０４６浙江大学学报（工学版）第４８卷

【参考文献】

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1 张庆元，战人瑞;爆轰载荷作用下球形空腔的动力响应[J];爆炸与冲击;1994年02期

2 杨峻,宫全美,吴世明,胡亚元;饱和土体中圆柱形孔洞的动力分析[J];上海力学;1996年01期

3 蔡袁强;陈成振;孙宏磊;;黏弹性饱和土中隧道在爆炸荷载作用下的动力响应[J];浙江大学学报(工学版);2011年09期

【共引文献】

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3 方向正,史守华;低维浅势阱中束缚态存在条件的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1998年04期

4 程传林;饱和粘性土地基的固结[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期

5 陈翠微,凤尔银;哈密顿算符矩阵元的一种简单表达式[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期

6 何红雨,保宗悌,陆晓;两半导体球壳内电位的计算与分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年03期

7 何红雨;;偏心圆柱形电容器电位的计算与分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年06期

8 王其申;朱诵文;刘全金;;振动中的轴对称膜的差分离散模型及其验证[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年01期

9 吕金城;原新生;;关于球Bessel方程本征值问题的几个重要结果[J];安阳师范学院学报;2006年02期

10 田彦伟;崔晓娜;;三维拉普拉斯方程的求解[J];安阳师范学院学报;2007年05期

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3 时宇;蒲春生;张荣军;;低频波动下油藏流体渗流模型研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（二）[C];2007年

4 张文华;周长瑚;;横向固结系数求法初探[A];第四届全国工程地质大会论文选集（三）[C];1992年

5 宁毅;王雪帆;李建久;;基于改进遗传算法的屏蔽纵向梯度线圈设计[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年

6 董烨;董志伟;周海京;;任意轴对称周期慢波结构色散曲线的数值计算[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年

7 何为;徐征;何传红;;点电流源激励下头颅球模型的电位分布解析算法研究[A];第十一届全国电工数学学术年会论文集[C];2007年

8 郭妤;倪明放;李戈;;限制等待容量的带门排队模型概率母函数的推导[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年

9 李向亭;朱莲根;杨文明;;非线性元件频率响应[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集（下册）[C];2010年

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本文编号：2557643