基于饱和度对土体动力响应的影响

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1、浙江大学硕士学位论文饱和度对土体动力响应的影响姓名：叶陈江申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：蔡袁强;徐长节20040201摘要土介质中波在不同界面的反射和透射及动力响应问题是岩土工程、地震工程和地球物理学科领域的一个重要基础性课题。本文以准饱和土为研究对象，把均匀流体概念引入Blot两相多孔介质动力理论，即用饱和多孔介质模型模拟粘弹性准饱和土层，孔隙流体体积模量就可以确定，从而使用两相孔隙介质理论来研究准饱和土，对粘弹性土体中不同土层界面反应和圆柱形空腔动力响应问题作了深入细致的研究。本文首先以占体波能量主要部分的S波来研究在不同介质界

2、面上的反射和透射，考虑饱和土中土颗粒及孔隙流体的可压缩性，并考虑固液两相粘性耦合效应，深入研究了界面透水条件、波的八射角度和频率对波反射和透射的影响，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。在此基础上，考虑固体骨架粘弹性Kelvin材料，采用势函数理论研究了饱和度的变化对于S波入射下准饱和土层与粘弹·tg-+-层交界面处水平、竖向运动分量的影响，分析反射和透射系数随波动参数变化的规律，包括反射与透射系数随入射角度，排水条件等的变化规律，数值计算界面上水平与竖向位移分量

3、的表达式，由于从不同的饱和度下考虑了土层骨架的粘性，因而可以更全面的了解地震波在土层中的传播特性。利用Laplace变换求解了粘弹性饱和土中圆柱形空腔的动力响应问题，得到了变换域内的解析解。借助数值Laplace反变换对此问题作了细致的数值分析，研究了粘弹性饱和土中圆柱形空腔动力响应的位移、应力及孔压的变化规律。继而分析不同饱和度下粘弹性准饱和土中圆柱彤空腔动力响应的各变量的变化规律。揭示了粘弹性土体中圆柱形空腔的瞬态动h响应的一些特性，为进一步分析岩土工程中类似动力响应提供了有效途径。关键词：Biot理论反射和透射势函数理论准饱和土动力响应圆

4、柱形空腔Laplace变换．I．AbstractThestudyofwavereflectionandrefractionattheinterfaceandthedynamicresponseisoffundamentalimportancetoseveraldisciplines，suchasgeotechnicalengineering，seismologyandgeophysics．Inthisdissertation，consideringthemainlysaturatedsoils．afterimposingthenewporevo

5、lumetricdefo·rmationmodules，asystematicstudyonthereflectionandrefractionofviscoelasticwavesandthedvnamicresponseisperformedonbasisofBlot’Sporoustheory．ThisdissertationstartswiththereflectionandrefractionofelasticS-wavesataninterfacebetweenconventionalelasticsoilsandsaturated

6、soils．ByuseofBiot’Stheoryofwavepropagationinporousmedium，takingtheviscouscouplingeffectintoaccount．generalexpressionofreflectionandrefractionatkindsofinterfaceconditionswerepresentedwhenelasticS-wavespropagatedfromsaturatedsoilstoelasticsoils．ThecaseoftheincidenceofSwaves(sh

7、earwave)．thereflectiontoefficientsofP1wave，P2wave(slowcompressionwave)andSwaveinsaturatedsoilsandtherefractioncoefficientsofPandSwaveinelasticsoilwerecalculated．Resultsindicatedthatthereflectionandrefractioncoefficientswerevariedwiththeincidentangle．incidentfrequencyandinter

8、facedrainagecondition．Adetailedinvestigationiscarriedoutontheinflnenceofwat