非均匀饱和土中rayleigh波的传播

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1、非均匀饱和土中Rayleigh波的传播参考文献.................................................................................................................53致谢.........................................................................................................................57附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录.........

2、..........................................58附录B.....................................................................................................................59附录C.....................................................................................................................61附录D

3、.....................................................................................................................62万方数据硕士学位论文摘要鉴于Rayleigh波的传播在岩土工程、地震工程和地球物理学等许多领域有着特别重要的实际意义，因此，研究Rayleigh波在非均匀饱和土中的传播不仅在理论研究中特别重要，而且在实际工程应用中也有十分重要的意义。经典的Rayleigh波弹性理论着重对半空间线弹性单相介质中Rayleigh波的传播特性以及动力响应做了详尽分

4、析，并形成了Rayleigh波在弹性场地中相速度的存在形式以及Rayleigh波的传播等问题比较完整的理论。纵观经典的Rayleigh波弹性理论和目前的相关研究，只对半空间线弹性单相介质中的Rayleigh波的传播特性取得了许多很有价值的成果，然而地球介质总是以含有孔隙的固体存在，孔隙中含有一种或多种流体。并且，经典的Rayleigh波弹性理论大部分是基于弹性均匀介质给出的，然而实际情况是，地层介质往往是非均匀的，其材料参数和介质参数往往随地层深度而变化，孔隙介质尤其如此。因此，本文着重解决非均匀饱和土中Rayleigh波的传播特性。在Biot多孔介质的理论基础上，考虑剪切模

5、量的变化，在非均匀饱和土层半空间中，考虑材料的参数剪切模量是深度方向的函数，研究分析了Rayleigh波在边界条件为透水和不透水时非均匀饱和多孔介质中的Rayleigh波。根据本文的计算分析研究，得出了在非均匀饱和多孔介质中Rayleigh波存在的必要条件，并且指出弹性参数剪切模量是关于深度的函数，得到了饱和多孔介质中Rayleigh波传播时介质中固体骨架和流体的位移表达式。并且从各位移分量的位移表达式很明显的可以看出，质点在非均匀饱和多孔介质中也沿椭圆轨道旋转，这与Rayleigh波的经典结果相符合。另外，本文基于Biot多孔介质理论，建立了非均匀饱和土中Rayleigh波

6、当剪切模量沿深度按指数规律连续变化时的频散方程。通过引入反映材料非均匀变化程度的小参数，利用摄动法求得了频散方程的近似解析解，分析了非均匀饱和土中Rayleigh波的传播特性。在上下表面自由透水和上下表面不透水的情形下，研究了Rayleigh波在反映材料非均匀变化程度的小参数下和不同梯度变化参数下的频散关系曲线。根据所得到的频散关系曲线可知，不管是在表面透水还是不透水条件下，随着材料非均匀变化程度的小参数的增加，非均匀饱和土半空间能够传播的Rayleigh波相速度的范围将相应增大；材料非均匀变化程度的小参数数值一定，Rayleigh波相速度随梯度变化参数值的增大而增大，并且随

7、着梯度变化参数值的变化，Rayleigh波波速上界有明显的变化。因此可知饱和土中非均匀性对于Rayleigh波的频散影响很大。I万方数据非均匀饱和土中Rayleigh波的传播通过分析研究Rayleigh波在非均匀含液饱和多孔介质中的传播与孔隙率、渗透系数的关系，本文进一步得出了在上下表面自由透水和上下表面不透水情况下孔隙率和渗透系数对Rayleigh波频散的影响。经过数值模拟计算可知，不管是在上下表面自由透水和上下表面不透水的情况下，饱和土中的孔隙率和渗透系数等材料参数对Rayleigh波的频散也有很大