双变量耦合作用对非饱和岩土波动特性的影响研究

为了研究双变量耦合效应对非饱和岩土波动特性的影响,假定固、液和气材料之间以及它们与骨架之间的力学特性均相互解耦。以Bishop平均应力和修正吸力为骨架的双应力变量,以骨架应变和饱和度为骨架的双应变变量,从小应变变形的多孔介质工程力学出发建立了非饱和多孔岩土的波动控制方程。利用不同双变量建立的线弹性本构方程相互一致的性质,建立了波动方程模型参数和常规室内试验土工参数之间的换算关系。新波动方程的刚度矩阵具有对称性,因而满足弹性力学互易定律。利用新波动方程获得了非饱和岩土三个压缩波和一个剪切波的波速计算公式。数值分析研究结果表明,双变量的耦合效应对剪切波波速无影响,对P2波和P3波的影响可以忽略不计。在饱和度较小时对P1波波速有明显影响。耦合效应越大,对P1波波速的影响越明显,但其影响程度随着饱和度的增大迅速减小。