埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动

基于Biot动力控制方程,用解析的方法研究了简谐激振作用下埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动问题。基底以下的土被视为饱和半空间,基础侧面的土视为由若干圆形极薄饱和层组成的独立层,假设土与基础完全黏着接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换对饱和土的动力控制方程进行求解,然后结合基础与地基的混合边值条件求解了相应的动力响应问题,并给出了饱和地基的等效动力刚度表达式。为验证本文结果的正确性,计算了基础位于地基表面时的动力柔度曲线,并与已知文献中的结果进行了相应对比。数值分析结果表明:基础在饱和地基中的动力响应与在弹性地基中有很大的不同,无量纲激振频率、基础埋置深度、渗透系数和泊松比对饱和地基的摇摆动力刚度有很大的影响。     

SH波作用下饱和地基表面刚性圆形基础扭转振动分析

利用半解析的方法研究了饱和地基表面刚性圆形基础在倾斜入射SH波作用下的扭转振动问题。假设基础以下为Biot波动方程描述的饱和半空间,通过Hankel变换把Biot波动方程转化为常微分方程进行求解。将土体中的波场划分为自由波场、刚体散射波场及辐射散射波场三部分。根据土体中波场的划分,结合基础与饱和半空间接触面的混合边值条件,建立两组描述刚性圆形基础扭转振动的对偶积分方程并用Nobel变换方法将其化为第二类Fredholm积分方程。通过求解Fredholm积分方程并结合基础刚体动力平衡方程,求得了基础在SH波作用下的扭转振动表达式。最终通过数值算例分析了波动频率、入射角度,基础扭转惯性矩以及饱和土体参数等对基础扭转振动的影响。     

非饱和土层中桩的扭转振动响应分析

基于已建立的非饱和土中的波动方程,研究了瞬间扭转荷载作用下桩的动力响应问题。在频域中,得到了桩顶位移和速度的响应函数。利用付立叶逆变换,给出了半正弦脉冲激励下桩顶速度时域响应半解析解。分析了主要参数对响应的影响。最后将分析结果进行了对比,结果表明:本文的退化解和饱和土扭转振动解是一致的。     

层状饱和地基上刚性条形基础的动力刚度

利用饱和土层的精确动力刚度矩阵求解了动力Green函数,将基础和场地交界面离散,根据交界面上的位移边界条件得到层状饱和场地上刚性条形基础的动力刚度。对工程中常用的四种场地(饱和均匀半空间、基岩上单一饱和土层、饱和半空间上单一饱和土层、层状饱和场地)上刚性条形基础的动力刚度进行了对比和分析。研究表明:层状场地结果与其他场地结果有着明显的不同;当上覆土层较厚时,其他三种模型结果基本一致。本文方法可进一步推广到层状饱和场地中任意埋置基础动力刚度的计算中。     

饱和土中大直径缺陷桩水平振动响应研究

为了研究成层饱和土中存在缺陷的大直径灌注桩的水平振动响应问题,基于Boit理论和严格的平面应变假设建立缺陷桩–饱和土横向耦合振动简化模型。引入势函数并利用算子分解法、分离变量法得到桩周饱和土对桩的水平作用力,再利用桩土接触面耦合条件及刚度矩阵传递法得到桩顶复阻抗;最后,通过模型对比与退化对比验证本文解的合理性。研究结果表明:(1)扩径对提高桩顶复阻抗起到的作用相对较小,但是缩径的出现将明显降低桩顶复阻抗;(2)桩顶动刚度和动阻尼对桩身缺陷大小和长度的敏感度不同,动刚度较动阻尼更为敏感;(3)桩顶附近缩径缺陷会导致桩顶复阻抗显著降低,而桩中部和端部附近缩径缺陷对桩顶复阻抗的影响相对较小。     

弹性地基与饱和地基中连续屏障远场隔振的对比分析

运用弹性边界元法和饱和土半解析边界元法计算分析连续屏障的远场隔振效果,并对两种地基条件下的隔振情况进行对比。结果表明:空沟深度对隔振效果影响较大,而空沟宽度对隔振效果基本没影响,弹性地基中空沟的隔振效果要好于饱和地基。填充沟宽度较小时,两种地基中的填充沟隔振效果基本相同,随填充沟深度和剪切模量的增加而提高;而当填充沟宽度较大时,弹性地基中的填充沟隔振效果要远好于饱和地基的情况。     

广义Gibson地基上刚性圆板的扭转特性(英文)

考虑地基为饱和的且下卧基岩,研究了广义Gibson地基上刚性圆板在简谐扭转荷载作用下的动力响应问题。从饱和地基Biot理论出发,建立了剪切模量随深度线性变化的饱和地基动力微分方程,结合扭转振动的特点,通过Hankel变换求解了此微分方程,给出了Hankel变换域内的剪应力和切向位移。然后根据饱和地基与基础接触面处为混合边界条件、饱和地基与基岩接触面处应力和位移连续等边界条件,建立了描述扭转振动的对偶积分方程,借助数学方法求解此对偶积分方程,并给出了基础的动力柔度系数和角位移幅值的表达式。最后通过数值算例研究了地基的非均质性和渗透性对基础扭转特性的影响。     

地基系数优化法确定埋入式抗滑桩嵌固深度

利用局部弹性地基梁“k”法的初参数解对地基系数法进行了优化,提出了适用于埋入式抗滑桩单桩的嵌固深度确定方法,从而减少人为确定嵌固深度的随意性。     

基于Novak薄层法的部分埋入式单桩的扭转振动

在Novak平面假定的基础上将土体视为由无穷多带一圆孔的薄的土层组成,求得等效Winkler扭转弹簧-阻尼器的刚度系数和阻尼系数,在此基础上建立了部分埋入式单桩埋入部分和外露部分桩基的扭转振动微分方程,利用部分埋入式单桩的连续条件和边界条件求解了部分埋入式单桩的扭转振动。部分埋入式单桩的扭转振动与完全埋入式单桩一样都存在有共振现象,当外露部分桩长减小时部分埋入式单桩的扭转振动可以退化到完全埋入式单桩的情况,土体剪切模量越大,土体对桩基的扭转作用越大。     

饱和土中单桩在瑞利波作用下的动力响应

研究了频域内半空间饱和土中单桩在瑞利波作用下的动力响应。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土共同作用问题分解为拓展的半空间饱和土和虚拟桩的叠加。拓展的半空间饱和土用Biot理论求解,而虚拟桩则用杆和梁的振动理论求解。利用半空间饱和土的基本解和自由波场解及桩、土间变形协调条件,建立了桩土共同作用的第二类Fredholm积分方程。对积分方程的数值求解可得桩在瑞利波作用下的动力响应。数值结果显示了饱和土的渗透系数、桩土相对刚度及入射波的频率对桩的动力响应有显著影响。     

饱和土中部分埋入桩基础的扭转振动特性研究

将桩上部基础视为刚性基础,并将桩分为土体之上的桩段1和完全埋入土体的桩段2,利用已有桩顶扭转阻抗的表达式,求得了基础无量纲转角的幅频响应,给出了桩土系统主要参数对桩基础振动特性的影响。     

饱和土中端承桩水平振动动力响应分析

基于Biot动力固结方程,研究了端承桩在饱和土中水平振动问题。引入势函数对方程解耦,采用算子分解及分离变量法结合桩土耦合条件得到简谐稳态水平振动下桩土动力响应的解析解。将本文解与等效单相解进行了对比,并阐明两解之间的关系。通过参数分析,表明渗透系数对桩土水平动力阻抗有一定影响,指出可等效成等效单相解的条件。     

埋置式条形基础作用下饱和土的固结分析

用有限元方法对埋置式条形基础作用下饱和土的固结情况进行了计算分析,并对各影响因素对平均固结度的影响性质作了介绍,通过分析得出了各种埋置情况下固结度的基准曲线.     

饱和黏弹性半空间中摩擦桩的竖向振动

为深入了解饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向振动特性,基于Boer多孔介质理论,考虑激振频率对摩擦桩桩底土体动刚度的影响,采用平面应变模型并结合桩土接触面的混合边值条件,推导求解得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解并验证了其合理性。进一步通过参数化对比分析探讨了桩基埋深比和土体渗透系数对所得竖向动力阻抗和桩顶速度时域响应的影响规律。解析推导得出的对应竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解,丰富了桩基动力学的理论,可为相关工程实践提供参考和理论支持。     

坑底饱和粘性土蠕变特性对基坑稳定性影响研究

通过对基坑底饱和粘性土蠕变特性的研究,提出了考虑被动土体的水平基床比例系数随时间指数衰减的模型.结合某工程实例,分析了在饱和粘性土的影响下围护墙的变形与坑底暴露时间的关系,结果表明:在坑底暴露期间,墙体的最大位移位于开挖面附近,暴露21天内,围护桩的位移和弯矩增长速度较为明显,21天后位移和弯矩的增长趋于稳定。     

强夯法处理饱和土地基的应用

通过对普通强夯法工艺进一步改良,在饱和粉土、粉质粘土地基上铺垫1．5m厚含水量较低的素土,然后采取主夯＋复夯＋满夯的方法,对地基土进行加固处理,根据处理效果,饱和土地基通过强夯处理得到改善,提出在大面积饱和土地基中可考虑采用强夯处理的观念。     

半空间准饱和土中瑞利波的传播特性研究

基于Biot两相饱和多孔介质理论,推导了准饱和土中透水与不透水两种边界条件下瑞利波弥散特征方程,通过数值算例分析了饱和度对瑞利波速度、位移、能流分布及粒子运动规律的影响。结果表明:瑞利波主要反映剪切波特性,其速度受饱和度的影响不大,但瑞利波位移及粒子运动轨迹受饱和度影响显著,饱和度的微量减小将引起位移的显著降低以及粒子运动轨迹大小和形状改变;随着饱和度的减小,瑞利波能量中压缩波分量会有少量增加;瑞利波随深度衰减快,其传播深度约为波长的2.0倍。     

饱和半空间中隧道衬砌对平面SV波的散射IBIEM求解

基于Biot两相介质理论,采用一种高精度的间接边界积分方程法(IBIEM),研究了平面SV波在饱和半空间中隧道衬砌周围散射的基本规律,并给出了不同参数下地表位移幅值、衬砌动应力集中因子及表面孔隙水压分布图和相应的频谱结果。数值分析表明:饱和半空间隧道衬砌对SV波的散射特征取决于围岩介质孔隙率、入射波的频率和角度、隧道埋深等因素;隧道外壁透水状态对地表位移和隧道应力影响不大;不同角度SV波入射下,隧道应力集中部位有很大差别,且随半空间介质孔隙率增大,应力集中越发显著;衬砌外壁孔隙水压峰值可达到入射波应力幅值的4倍,且30°斜入射下幅值明显大于0°垂直入射情况;衬砌上方附近不同点位位移频谱特征差异显著,斜入射情况位移放大效应明显;随埋深增大,地表位移幅值和衬砌表面动应力谱振荡更为剧烈,但幅值会有所降低。另外,按波速比等效的单相介质模型可以近似计算SV波入射下隧道–饱和围岩的位移场和应力场。     

饱和土桩纵向振动引起土层复阻抗分析研究

主要研究了三维轴对称条件下饱和土层中弹性支承桩纵向振动产生的土层阻抗因子特性 ,建立了桩振动引起的饱和土层振动模式 ,结合饱和土中波传播特性对土层阻抗因子进行模态分析 ,并剖析了渗透力、土层厚度、土层底部反力系数、桩土模量比对土层阻抗的影响 ,最后与单相弹性退化解、忽略径向运动的两相简化解及胡昌斌的粘弹性解进行对比 ,阐明了各种解之间的关系     

桩土耦合扭转振动理论研究与特性分析

从三维轴对称角度出发,对弹性支承桩与均质土耦合作用时的扭转振动特性进行了研究分析。假定桩为竖直弹性均匀截面桩,土为线性黏弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼,首先通过对土层进行求解得到其振动扭转角的形式解,然后利用该解并以小应变条件下桩土接触界面位移连续和力连续来考虑桩土的耦合作用,来分析基桩的动力反应,研究得到了弹性支承桩在谐和激振扭矩作用下频域响应函数解析解,并利用所得解对土层动力反应特性以及桩土体系的扭转振动特性进行了深入分析,得到了一些新的结论。