本文關(guān)鍵詞： 成層飽和土 自由場響應(yīng) 傳遞矩陣法 衰減波 因果律　出處：《力學(xué)學(xué)報》2016年05期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：水平成層土體的地震響應(yīng)分析(自由場分析)是地震工程領(lǐng)域地震波散射問題的前提基礎(chǔ),由于飽和多孔方程的復(fù)雜性,以往的研究大多集中于干土情形,對于飽和土情形的研究相對較少.而實際工程中,地下水位以下,土體孔隙中充滿流體,應(yīng)考慮飽和多孔介質(zhì)模型.基于Biot多孔介質(zhì)模型,考慮飽和土中固液相對運(yùn)動引起的衰減,采用Thomson--Haskell傳遞矩陣方法得到了飽和成層土體在地震波入射情形時的穩(wěn)態(tài)反應(yīng),經(jīng)傅里葉反變換,可得到時域暫態(tài)反應(yīng).通過SV波從基巖入射至上覆飽和土層的數(shù)值算例,驗證了該方法的有效性.發(fā)現(xiàn)和初步闡明了計算中出現(xiàn)的兩類違背因果律(即響應(yīng)先于輸入)的現(xiàn)象:(1)當(dāng)SV波入射角度大于導(dǎo)致基巖中反射P波為非均勻波的臨界角時,會使得計算結(jié)果違背因果律.因此,當(dāng)入射角超過臨界角時,非均勻波的表示尚需進(jìn)一步完善;(2)由于P2波的衰減,當(dāng)與穩(wěn)態(tài)波衰減有關(guān)的滲透率、土層厚度、入射波頻率等參數(shù)導(dǎo)致衰減系數(shù)超過計算機(jī)表示精度時,會出現(xiàn)結(jié)果違背因果律現(xiàn)象,并據(jù)此得到了滿足因果律的參數(shù)范圍,該范圍可作為實際計算時的一個上界.該工作為采用傳遞矩陣法分析水平飽和土層自由場響應(yīng)提供了指導(dǎo)依據(jù),且地下水位以上可采用干土模型,水位以下采用飽和土模型,更符合實際情形.
[Abstract]:The seismic response analysis of horizontal layered soil (free field analysis) is the premise of seismic wave scattering problem in seismic engineering field. Due to the complexity of saturated porous equation, most of the previous studies focused on dry soil case. The study of saturated soil is relatively few. But in practice, under the groundwater level, the soil pore is filled with fluid, so the saturated porous media model should be considered. Based on the Biot porous media model, the saturated porous media model should be considered. Considering the attenuation caused by the relative motion of solid and liquid in saturated soil, the steady-state response of saturated layered soil in the case of seismic wave incidence is obtained by using Thomson--Haskell transfer matrix method, which is inversely transformed by Fourier transform. The transient response in time domain can be obtained. A numerical example of SV wave incident from bedrock to saturated soil layer is presented. The validity of the method is verified. Two kinds of phenomena that violate causality law (i.e. response before input) are found and preliminarily explained when the incident angle of SV wave is greater than that of critical angle of inhomogeneous wave reflected in bedrock. Therefore, when the angle of incidence exceeds the critical angle, the representation of the non-uniform wave needs to be further improved) because of the attenuation of P2 wave, when the permeability and the thickness of soil layer are related to the attenuation of steady wave, When the attenuation coefficient of incident wave frequency exceeds the accuracy of the computer representation, the result will violate the causality law, and the parameter range satisfying the causality law will be obtained. The range can be used as an upper bound in practical calculation. This work provides a guide for the analysis of free field response of horizontal saturated soil layer by transfer matrix method, and the dry soil model can be used above the groundwater level and the saturated soil model can be used below the water level. More in line with the actual situation.
【作者單位】： 南京航空航天大學(xué)土木工程系;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51178222,51378260)
【分類號】：TU435

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本文編號：1552345