饱和土层中Love波的传播特性

基于Ｂｉｏｔ的液体饱和孔隙介质模型，考虑孔隙流体粘性，导出了弹性半空间上饱和土层中Ｌｏｖｅ波的复频散方程，然后将其转化为两个实方程并利用迭代的方法进行求解。讨论了Ｌｏｖｅ波的波速范围、Ｌｏｖｅ波的频散和衰减特性以及Ｌｏｖｅ波的位移分布。     

横观各向同性饱和土体的实用波动方程

假定饱和土体土骨架及渗透系数具有横观各向同性，土颗粒不可压缩，建立了横观各向同性饱和土体实用波动方程，推导出横观各向同性饱和土体平面简谐波的波速弥散方程，结果显示横观各向同性饱和土体存在四个体波，其中一个为ＳＨ波，其余三个当波沿水平面或垂直水平面传播时，才分别是ＳＶ波、Ｐ１波和Ｐ２波。最后，用数值方法分析了ＳＨ波、ＳＶ波、Ｐ１波和Ｐ２波沿水平面和垂直面传播时的波速弥散曲线与特征衰减曲线，以及各个弹性波沿与水平面成４５°方向传播时的波速弥散曲线。     

饱和土中爆炸应力波传播特性研究

在饱和土地层中建设了大量的工程项目,由于安全和防卫的需要,这些重要的工程必须考虑爆炸应力波荷载的作用,研究饱和土中爆炸应力波传播特性有着重要的意义.基于应力波传播理论,初步分析了爆炸荷载作用下饱和土介质的变形特性、压缩特性和强度特性;采用有效应力动力分析方法,推导了爆炸应力波在饱和土介质中传播的有效应力运动方程.研究结果可以为饱和土介质中建筑设施的抗爆安全评估提供理论依据.     

饱和土中Love波弥散特性

本文利用有限元法推导了饱和土中Ｌｏｖｅ面波的弥散特性方程，讨论了饱和土中Ｌｏｖｅ面波波速度的弥散特性及位移分布规律，并与相应弹性地基Ｌｏｖｅ面波的波速度弥散曲线进行了比较。     

S波由饱和土入射于弹性土时在界面上的反射与透射

从地震工程实际出发，借助Biot多孔介质中的波动方程，根据各种界面条件导出了S波从饱和土入射于弹性土时在交界面上反射与透射的一般计算公式。作为算例，数值计算分析了S波从饱和土入射于饱和土与弹性土交界面时，饱和土中P1、P2和S波的反射系数以及弹性土中P波、SV射系数与界面排水条件、入射角以及频率之间的关系。结果表明：各种波的反射、透射系数与入射角、入射频率以及界面排水条件有关系。     

饱和土中管桩对倾斜入射弹性波的隔离

在Biot饱和土波动方程的基础上,分析了全空间均质饱和土体中单排空心管桩对倾斜入射弹性波的隔离效果。将倾斜入射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,利用一组圆柱坐标系统和Graff加法转换定理,通过施加桩土界面处的应力和位移连续的边界条件,求解出散射波势函数的待定系数,进而得到饱和土体中任意点的位移和应力。数值算例分析了饱和土体的渗透性和管桩的壁厚等参数对管桩隔离效果的影响。结果表明：空心管桩的隔离效果要好于实心排桩;随着饱和土体渗透性的降低,管桩的隔离效果越好,但当渗透性降低到一定程度后,再减小土体渗透性对管桩的隔离效果影响不大。     

饱和黏弹性土中圆柱形隧洞的振动特性

基于流体不可压缩饱和多孔介质理论,将衬砌视为具有分数导数本构关系的多孔黏弹性体,在频率域内研究了在内水压力作用下饱和黏弹性土和衬砌系统的振动特性。通过引入与孔隙流体体积分数有关的应力系数,合理地确定了隧洞边界衬砌和孔隙水共同承担的内水压力值。利用衬砌内边界上的边界条件以及衬砌和土体界面处应力和位移的连续性条件,给出了隧洞边界部分透水条件下饱和黏弹性土和分数导数型黏弹性衬砌系统简谐耦合振动时系统动力响应的解析解。结果表明:饱和黏弹土和衬砌结构的动力响应与衬砌材料的黏性有关;应力系数合理地确定了衬砌和孔隙水共同承担的内水压力值。     

非饱和地基中Love波的传播特性

基于非饱和多孔介质的波动方程,考虑了土中水,气体与土骨架之间的粘性耦合作用,建立了弹性半空间上非饱和土层中Love波的弥散方程。首先分析了饱和度与频率对非饱和孔隙介质中剪切波速的影响。然后运用数值方法得到了不同饱和度下土层中多种Love模态波的弥散特性和位移分布情况,并用图表的形式给出。数值计算结果表明,上覆非饱和土层中Love波的传播速度和衰减系数不仅具有频散性,而且与土层的饱和度有关。在不同饱和度时的高模态(n≥2)的Love波的截止频率值不同。此外,讨论了饱和度对Love波水平位移幅值的影响。     

饱和度对准饱和土体中瑞利波传播特性的影响

将水-气等价为一种均匀的流体,可以采用两相孔隙介质理论来模拟准饱和土,基于Bardet根据Biot饱和多孔连续介质的波动方程提出的准饱和土的波动方程,建立了半空间表面透水和不透水两种情况下准饱和土体中瑞利波的频率特征方程,绘制了不同饱和度的瑞利波速与剪切波速的比值及瑞利波速的实部随无量纲频率的变化曲线,固体土骨架和孔隙流体的归一化竖向位移和水平位移(准饱和土体某一深度的位移与饱和土体表面处的位移的比值)随归一化深度(深度与瑞利波波长的比值)的变化曲线,通过比较这些曲线发现饱和度对准饱和土体瑞利波的传播特性的影响很明显,瑞利波速与剪切波速的比值及瑞利波速的实部随着饱和度的增大而增大,而归一化位移则随着饱和度的增大而减小,但饱和度从95%增大到99%时它们增大或减小的幅值要小于饱和度从99%增大到100%时的情况,这为瑞利波的传播规律研究和现场测试与数据分析提供了理论依据.     

狭缝空腔间粘弹性体中弹性波传播特性的研究

利用笛卡尔坐标下的Kelvin-Voigt线性粘弹性模型,研究了无限长粘弹性狭缝通道中波的传播和衰减。利用自适应绕数求根方法,针对具有狭缝形空腔周期性分布覆盖层的吸声问题,求得频散方程的根,并且得到无限长狭缝空腔中相速度频散曲线和衰减曲线。分析了各阶模式对无限长粘弹性狭缝结构中波传播的相速度和衰减的影响。通过引入复粘弹性模量,粘弹性波动方程具有弹性波动方程相对应的形式,计算中可用复值粘弹性模量代替相应的弹性模量。粘弹性狭缝结构中所有波传播模式均存在衰减,高阶波在某个频率以下衰减非常大,而在该频率以上逐渐减小;最低阶模式的相速度与材料无损耗的情况非常接近。粘弹性狭缝结构中波传播的衰减特性不仅与狭缝的结构参数有关,还与粘弹性材料本身的复弹性模量有关。     

应力卸载过程砂岩应力波传播及衰减特性试验研究

由于岩体开挖卸载和原岩应力重新分布的复杂性,围岩体通常处于复杂的应力卸载环境中。为研究应力卸载过程砂岩应力波的传播及衰减特性,设计了长径比L/D≈65的条形试件,利用动静组合加载装置进行了不同轴向卸载应力下的小扰动撞击试验,测得了不同测点处的砂岩应力波信号,研究了不同卸载应力对应力波波形、纵波波速值、波峰的时空衰减规律、波峰及波峰衰减速率等的影响,并建立了经验规律模型。研究表明:砂岩是否具有卸载应力对应力波波形具有显著影响;随应力卸载,纵波波速呈“近似线性+非线性”衰减,波峰及其衰减率均呈指数变化;随距离和时间增加,波峰均呈指数衰减,且不同应力卸载阶段波峰的时空衰减具有不同敏感性;研究结果对爆破开挖条件下深部工程岩体稳定性分析提供了重要的理论参考。     

饱和液体孔隙介质中Rayleigh波的特性分析

本文基于孔隙介质的Ｂｉｏｔ理论，研究了横观各向异性条件下Ｒａｙｌｅｉｇｈ波的生成以及其传播特性分析。文中给出了波速和减的表达式。数值计算了频散曲线和衰减曲线，并且详细讨论了饱和孔隙介质对Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播特性的影响。     

梯度非均匀非饱和土中体波传播特性研究EI北大核心CSCD

基于非饱和多孔介质中波的传播理论,根据Helmholtz矢量分解原理,考虑非饱和土介质的非均匀性,假设土介质物理力学特性沿深度方向按幂函数变化,采用回传射线矩阵法,建立了梯度非均匀非饱和土中体波波动问题的弥散方程。研究了梯度因子即土体非均匀性对非饱和土中体波传播特性的影响规律。结果表明:P_(1)、P_(2)波和S波的波速随着梯度因子的增大而显著增大,而P_(3)波的波速受梯度因子的影响较小;P_(2)波和P_(3)波的衰减系数随梯度因子的增大而减小,而P_(1)波和S波的衰减系数仅在高频时随着梯度因子的增大而明显增大。P_(2)波和P_(3)波的波速随频率的增大而明显增大,P_(1)波和S波的波速仅在高频时随频率的增大缓慢增大;P_(2)波和P_(3)波的衰减系数随着频率的增大而非线性增大,而P_(1)波和S波的衰减系数仅在高频时随频率的增大而增大。非饱和土体的非均匀性对体波的波速和衰减系数均有显著影响,随着深度的增大,土体非均匀性对波速和衰减系数的影响逐渐减小。     

饱和土中球形空腔稳态振动及其在基桩中的应用

利用Ｂｉｏｔ饱和土波动理论求解了饱和土中球形空腔内部受周期性动荷载作用下的动力响应，并分析了球形空腔表面排水条件和振动频率对位移和孔隙水压力的影响。利用上述结果分析了桩在稳态振动下桩端的刚度和阻尼。     

非饱和土地基中P1波通过复合多层波阻板的传播特性研究

基于弹性波在非饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,考虑在非饱和土地基中设置一定厚度的复合多层波阻板(复合多层波阻板以3层为例),利用Helmholtz矢量分解定理,推导了非饱和土地基中P₁波通过复合多层波阻板的透射、反射振幅比的解析解。通过数值算例分析了层间波阻板剪切模量和密度等物理、力学参数对非饱和土地基中P₁波通过复合多层波阻板时传播特性的影响规律。结果表明：复合多层波阻板中层间波阻板材料的剪切模量对透、反射系数影响显著,层间波阻板材料的密度对透、反射系数影响较小。故严格控制层间波阻板的剪切模量可以获得很好的隔振效果,这为复合多层波阻板在地基振动控制领域中的应用提供理论指导。     

各向异性成层地基中Rayleigh波的弥散特性

利用有限单元法及解析法推导了各向异性层地基中Ｒａｙｌｅｉｇｈ面波的弥散特征方程及各模态波位移分布的计算公式，可用于计算上软下硬地基，上硬下软地基及夹层地基Ｒａｙｌｅｉｈｔ面波的弥散曲线及位移分布。本文主要对各向异性上软下硬地基中Ｒａｙｌｅｉｇｈ面波弥散特性及位移分布规律进行了讨论。     

饱和土中桩竖向振动响应分析

基于Biot动力固结方程,研究了三维轴对称条件下饱和土中端承桩竖向耦合振动问题。首先对固结方程进行变形,通过算子分解法和分离变量法得到土体体积应变和空隙水压力的解,进而求得饱和土层竖向振动的解析表达式,然后联系桩土耦合条件,得到桩土系统的定解。通过与李强解对比,发现两解基本一致。对桩顶阻抗进行参数分析,得到一些有益的结论。     

弹性波在锚杆锚固体系中传播规律的研究

通过理论分析，研究了波在锚杆体内波动能量的外泄特征，研究了弹性波在锚杆、岩土介质及其耦合体系中的传播规律，得到了波在锚固体系中的衰减规律及传播机制．为锚杆锚固质量的无损检测提供了重要的理论依据．     

载荷作用下EPS混凝土中弹性波传播特性研究

应用EPS混凝土来模拟含缺陷的岩石材料。对EPS粒径分别为1、2和3mm的三种EPS混凝土试样进行了载荷作用下不同频率的弹性波传播实验研究。采用单一频率脉冲叠合的方法来精确确定材料的波速,结果表明：EPS混凝土的p波波速随载荷增加在试件的开始压密实阶段有较明显的增大趋势,当试件相对密实,波速增加不是很明显;s波波速随载荷增加有一定程度增加,但幅度比p波波速增加得小得多。应用一种相对波速的方法,即将波速与当前载荷下材料的声波速度进行对比,可以较好地分析波速与载荷和频率的关系。最后对波速与载荷和频率的关系进行了理论模拟分析。此研究对于应用弹性波进行材料和结构的无损检测等技术方面有很好的参考意义。     

任意形式荷载作用下饱和土中桩的扭转振动特性研究

基于Biot提出的饱水多孔介质的波动方程,研究了均质各向同性饱和土中弹性支承桩的耦合扭转振动问题。通过采用拉普拉斯变换及分离变量法求得土体扭转振动位移形式解。利用桩土系统衔接条件和边界条件,进而得到了桩顶转角响应的拉普拉斯变换域解。进一步采用拉普拉斯逆变换技术,得到了任意形式激振荷载作用下桩顶转角时域响应的数值解。最后,研究了骤加荷载和三角形荷载作用下主要参数对桩顶转角时域响应的影响。