發(fā)布時(shí)間：2019-11-08 03:51

【摘要】：為了研究外界沖擊力對(duì)地下洞室及周圍土體的影響,對(duì)半空間彈性土體圓柱形洞室在突加反平面沖擊荷載作用下的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行探討.將列車急剎車時(shí)對(duì)隧道產(chǎn)生的沖擊力簡(jiǎn)化為半無(wú)限彈性體中突加在圓柱形洞室表面沿軸線方向的均布荷載,利用殘余變量法求得頻域解,運(yùn)用Durbin提出的拉普拉斯數(shù)值逆變換給出問(wèn)題的數(shù)值解,并將計(jì)算結(jié)果與靜力情況下的結(jié)果進(jìn)行比較,分析土體應(yīng)力和位移隨時(shí)間、彈性波的傳播距離以及夾角的變化,結(jié)果表明:波到達(dá)后,該點(diǎn)土體的應(yīng)力和位移均瞬間增大,隨后慢慢減小并逐漸趨于靜力值,波向外發(fā)散傳播,并沿半徑方向衰減;對(duì)于相同的傳播距離上的各點(diǎn),最大動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)位移與夾角無(wú)關(guān);應(yīng)力和位移最后的穩(wěn)定值隨著夾角的增大而增大.
【圖文】：

式為Ｗ＝－ｐ０ｖｓＧｓ２Ｋ０（ｓ／ｖｓ）（）ｒＫ１（ｓ／ｖｓ）ｒ（０），（１５）τｒ，（）ｓ＝ｐ０ｓＫ１（）ｋｒＫ１ｋｒ（０）．（１６）３鏡像原理從第２章中得到了無(wú)限體內(nèi)半徑為ｒ的洞室表面受到突加荷載引起的位移和應(yīng)力表達(dá)式，而土體實(shí)際上是半無(wú)限體，要想獲得半空間的位移應(yīng)力分布就需要將無(wú)限體內(nèi)的求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為半無(wú)限空間內(nèi)的求解問(wèn)題，應(yīng)用鏡像方法可以實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化［３１］．鏡像分析過(guò)程見(jiàn)圖２，鏡像方法的具體分析步驟如下：１）忽略地面的存在，問(wèn)題由半無(wú)限空間轉(zhuǎn)化為在無(wú)限空間內(nèi)的問(wèn)題，在原地面位置將產(chǎn)生應(yīng)力σ０；圖２鏡像分析過(guò)程Ｆｉｇ．２Ｉｍａｇｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅ２）在無(wú)限空間內(nèi)與原洞室鏡像位置處假想一大小相等的洞室，在其表面的沖擊荷載與原荷載大小相等方向相反，此虛擬洞室將在原地面位置產(chǎn)生應(yīng)力－σ０．３）以上２個(gè)步驟在原地面位置產(chǎn)生的應(yīng)力相抵消，，符合實(shí)際邊界條件（４）．以上３步產(chǎn)生的應(yīng)力之和即為實(shí)際問(wèn)題的解答：１０４５第６期翟朝嬌，等：半空間內(nèi)洞室在沖擊荷載作用下的瞬態(tài)響應(yīng)

面的存在，產(chǎn)生反射波而發(fā)生波之間的疊加．由圖３、４還可以看出，土體應(yīng)力和位移最后的穩(wěn)定值即被積函數(shù)沿原點(diǎn)附近小圓γ３的積分值，早期解的貢獻(xiàn)主要是沿分支割線的積分，即當(dāng)ｔ＜０時(shí)，分支割線上各點(diǎn)的貢獻(xiàn)最大，這與文獻(xiàn)［１］中關(guān)于壓縮波入射結(jié)論完全一致．圖５、６分別為ｒ＝１０ｍ、不同θ時(shí)應(yīng)力和位移的時(shí)程曲線．由圖中可以看出，對(duì)于相同的ｒ不同的θ，其最大應(yīng)力和最大位移是相同的，且同時(shí)達(dá)到最大值，但是最后的穩(wěn)定值差別很大，越靠近地面的點(diǎn)，圖３θ＝０．５π處應(yīng)力時(shí)程曲線Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｅｓｓ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈθ＝０．５π圖４θ＝０．５π處位移時(shí)程曲線Ｆｉｇ．４Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈθ＝０．５π圖５ｒ＝１０ｍ處應(yīng)力時(shí)程曲線Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｅｓｓ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｗｉｔｈｒ＝１０ｍ最后的穩(wěn)定值越小．圖７、８分別為θ對(duì)土體位移和應(yīng)力最大值以及靜力值影響的極坐標(biāo)圖，由圖可以看出，應(yīng)力和位移１０４６浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）第４８卷

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本文編號(hào)：2557643