半空间饱和土内置点载荷作用下的热弹性波动

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第40卷第3期力学学报V01．40．NO．32008年5月ChineseJournalofTheoreticalandAppliedMechanicsMay,2008半空间饱和土内置点载荷作用下的热弹性波动，郑荣跃刘干斌)梧松(宁波大学建筑工程与环境学院，宁波315211)(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073)摘要基于Biot波动理论及热弹性动力理论，利用已建立的饱和多孔弹性介质热流固耦合控制方程，研究半无限地基在内置点热力源作用下的动力响应问题．求解过程引用Hankel变换技术，得到了热力源作用下

2、土体中温度增量、应力、位移和孔隙水压力的积分形式解答．利用Hankel数值逆变换得到计算结果，分析了热流固耦合条件下激振频率对竖向位移和孔隙水压力响应的影响．对热流固耦合、热弹性和多孔弹性模型计算结果进行了比较．关键词半空间饱和土，多孔弹性，热流固耦合，动力响应，Hankel变换中图分类号：TU471．3文献标识码：A文章编号：0459—1879(2008)03—0413．08引言下的热黏弹性动力响应．Lykotrafitis等_13_研究了内置点源作用下的三维热弹性波动问题．Rakshit弹性及饱和多孔弹性介质在外载荷作用下的动和Mukhopadhyay[M

3、]利用L—F变换技术，研究了瞬力响应问题是土动力学领域的一个重要课题，Biot时点热源作用下的二维热黏弹性动力响应问题．此早在20世纪60年代就提出了热弹性波动理论以及外，verma[15]，Sharma等[16]，Singh["]研究了热弹多孔弹性介质中波的传播理论【l1．此后许多学者发性介质中波的传播问题．展和完善了Biot理论，zieIll(wicz_3J1陈胜立_415]，王对于饱和多孔介质，考虑热流固耦合作用来建华等[0]基于Biot波动理论研究了饱和多孔弹性研究显然更为合理．Booker和Sawidou【18,19J，半空间内置点载荷的动力响应问题

4、．BercheIll(o[20]研究了非耦合条件下热固结问题．在考近年来，众多学者又开始关注温度效应对岩土虑热流固耦合条件下，Cheng等_2lJ针对平面应变体物理力学特性的影响．白冰等[]分析了温度效应多孔热弹性问题发展了一种边界单元法并在Laplace对黏性土介质力学特性的影响．Campanella[8]利变换域上进行数值求解．Smith等[22]提出了一个用各向等压压力室进行了类似的试验，对土体组成在Laplace变换域上考虑热弹性固结问题的边界单成分的热膨胀问题进行了详细的研究．理论上，热元法，对多孔热弹性材料在有热源存在条件下的平弹性介质的波动理论研

5、究已取得了较多成果，Lord面应变问题进行了分析．Blond等【23]从无量纲形和Shulman[。J1967年引入修正的Fourier热传导定律式的控制方程出发，给出了半无限饱和多孔介质在替代传统的Fourier定律，建立了热弹性耦合波动理其自由表面作用循环温度载荷时的解析解．白冰【24]论，并消除了Biot热弹性波动理论及非耦合理论仅利用热源函数基本方程发展一种瞬时线热源非稳态能分析无限大速热波传播的缺陷．此后，Green和变化温度场、应力场和位移场的解析求解方法，给Lindsay[加]利用两个松弛时间参数建立了另一个热出有初始温度场分布以及有分布内热源存

6、在且热源弹性耦合波动理论．基于这两个热弹性耦合波动理强度随时间变化条件下的热固结问题计算方法．对论，Sherief等人}l1_分析了无限弹体中球形孔洞表于热流固耦合波动问题，目前只有少数研究成果涉面作用有突变温度的热弹性动力响应问题．Kundu及，如Singh和Tomar[5]研究了横波在两种不同多等[12J研究无限介质中球形孔洞表面受热力源条件2007—04-09收到第1稿，2008—02-19收到修改稿．1)浙江省自然科学基金(Y107637)，宁波市自然科学基金(2007A610062)资助项目2)E—mail：liugb76@163．com维普资讯ht

7、tp://www.cqvip.com414力学学报2008年第40卷孔弹性介质界面的反射和传播问题．刘干斌等考虑热一水一力耦合效应，研究了条形均布载荷作用下饱和多孔弹性地基的动力响应问题．为了揭示热流固耦合效应对岩土动力问题的影p¨。，：。响，需对热流固祸合波动问题开展进一步研究．为此，本文直接利用文献[26]的热流固耦合波动方程来研究半无限饱和多孔弹性地基内置点热／力源作用下的动力响应问题．利用Hankel积分变换理论得(H)一(r，H)q。(r’}(1b)到了简潜载荷作用下地基的应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答，利用数值方法进行Hankel逆变换，分析

8、了热流固耦合条件下竖向位移和孔隙水压力