本文選題：流體飽和多孔介質(zhì)　切入點：理想流體　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前我國大型跨海工程發(fā)展迅速,但其抗震研究尚不充分,其中重要的原因是對于海底這一特殊場地的地震動認識不足。本文根據(jù)深海地基場地特點,基于流體飽和多孔介質(zhì)和理想流體介質(zhì)的波動理論,提出了一種應(yīng)用于基巖-成層飽和土層-水地基場地系統(tǒng)地震反應(yīng)分析的一維化時域有限元算法,并結(jié)合精確人工邊界條件,編制計算機程序求解分析了水深變化對深海地基場地震動的影響。本文的主要工作如下:1.提出了一種深海地基場地地震反應(yīng)分析的一維化時域有限元算法。該方法以飽和多孔介質(zhì)和理想流體介質(zhì)的波動理論為基礎(chǔ),根據(jù)Snell定理,推導(dǎo)得到應(yīng)用于飽和土層和流體層內(nèi)的一維化動力有限元表達式,結(jié)合層間邊界條件和已有的精確動力人工邊界條件,建立基巖-成層飽和土層-水地基場地系統(tǒng)的整體分析方程,通過中心差分法和Newmark法相結(jié)合的時步積分法進行方程求解,并編制相應(yīng)的Fortran程序。該算法既可用于深海地基場地震動研究,又可為跨海工程地震反應(yīng)分析提供地震動輸入。2.結(jié)合經(jīng)典的波動理論,推導(dǎo)了平面波入射下基巖-成層飽和土層-水地基場地地震反應(yīng)分析的頻域解析解,通過傅里葉逆變換得到時域解。將上述建立的一維化時域有限元解與解析解進行對比,證明了該時域有限元方法的有效性。3.應(yīng)用本文提出的深海地基場地地震反應(yīng)分析的一維化時域有限元算法,分析了 P波60°入射時某一深海地基場地隨水深變化對深海地基場地地震動的影響。得到的主要結(jié)論如下:a)豎向位移峰值隨水深的增大先增加后減小,水平向位移峰值隨水深的增大先減小后增加。當(dāng)水深達到一定值時,位移峰值不再受水深的影響。水深一定時,位移峰值沿土層深度整體上是逐漸減小的。b)豎向加速度峰值隨水深的變化規(guī)律為,隨水深增大豎向加速度峰值先增加再減小再增加。土層表面點水平方向加速度峰值隨水深的增大先減小再增加。c)土骨架水平向正應(yīng)力峰值、豎向正應(yīng)力峰值以及孔隙水壓力峰值隨水深的變化先增大再逐漸減小。
[Abstract]:At present, the large-scale cross-sea engineering in China is developing rapidly, but its seismic research is not enough, among which the important reason is the lack of understanding of the ground motion of this special site. According to the characteristics of the deep-sea foundation site, Based on the wave theory of fluid-saturated porous media and ideal fluid medium, a one-dimensional time-domain finite element method for seismic response analysis of bedrock, saturated soil layer and water foundation is presented. Combined with precise artificial boundary conditions, The influence of water depth variation on the ground vibration of deep sea ground is analyzed by computer program. The main work of this paper is as follows: 1. A one-dimensional time-domain finite element method for seismic response analysis of deep-sea ground site is presented. The method is based on the wave theory of saturated porous media and ideal fluid medium, According to the Snell theorem, the one-dimensional dynamic finite element expression applied to saturated soil and fluid layer is derived, which combines the interlayer boundary conditions and the existing exact dynamic artificial boundary conditions. The integral analysis equation of bedrock, saturated soil layer and water foundation site system is established and solved by the time step integration method which combines the central difference method and the Newmark method. The corresponding Fortran program is compiled. The algorithm can be used not only to study the ground motion in deep sea foundation, but also to provide seismic response analysis of cross-sea engineering with earthquake motion input .2. combined with classical wave theory, The frequency domain analytical solution for seismic response analysis of bedrock, layered saturated soil layer and water foundation under plane wave incidence is derived. The time-domain solution is obtained by inverse Fourier transform. The one-dimensional time-domain finite element solution is compared with the analytical solution. The validity of the time-domain finite element method is proved. 3. The one-dimensional time-domain finite element method for seismic response analysis of deep-sea ground is proposed in this paper. The influence of the variation of a deep-sea ground site with water depth on the ground motion of deep-sea ground is analyzed when P-wave is incident at 60 擄. The main conclusions are as follows: (1) the peak value of vertical displacement increases at first and then decreases with the increase of water depth. The peak value of horizontal displacement decreases first and then increases with the increase of water depth. When the depth of water reaches a certain value, the peak value of displacement is no longer affected by the depth of water. The peak value of displacement decreases gradually along the depth of soil layer as a whole. B) the variation of the peak value of vertical acceleration with water depth is as follows:. With the increase of water depth, the peak value of vertical acceleration first increases and then decreases, and then increases. The peak value of horizontal acceleration of soil surface decreases first and then increases with the increase of water depth. The peak value of vertical normal stress and pore water pressure increase firstly and then decrease gradually with the change of water depth.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P75;TU435

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本文編號：1619355