层状非饱和土地基的轴对称稳态动力响应

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1、第32卷第4期岩土力学Vl0l-32NO．42011年4月RockandSoilMechanicsApr．2011文章编号：1000-7598(2011)04-1113-07层状非饱和土地基的轴对称稳态动力响应徐明江，魏德敏，何春保。(1广州市建筑科学研究院有限公司，广州510440；2．华南理工大学土木与交通学院，广州5106403．华南农业大学水利与土木工程学院，广州510642)摘要：考虑土颗粒、孔隙流体的压缩性及各相物质问的黏性、惯性耦合作用，采用理论上更加严谨的饱和度本构关系式，建立了非饱和土的动力控制方程。该组方程与饱和土的经典Blot波动方程完全兼容，因此，具有更广泛的适用性。

2、通过引入一组状态向量，在圆柱坐标系下将非饱和土满足的波动方程转化为状态方程组，利用Hankel交换，求解状态方程组，得到了传递矩阵。结合边界条件及层问接触连续条件，求解了层状非饱和地基的稳态动力响应问题。数值算例表明：土层对地表动位移的影响主要集中在临界深度范围内；软硬土层的相对次序对地表动位移幅值有显著影响；饱和度增大会引起土的物理参数发生相应的改变，尤其是动剪切模量通常降幅较大，而动剪切模量是决定位移幅值的关键因素，最终的结果是导致地表动位移幅值明显增大。关键词：非饱和土；动力响应；波动方程；积分变换；传递矩阵中图分类号：Tu435文献标识码：AAxisymmetricsteadysta

3、tedynamicresponseoflayeredunsaturatedsoilsXUMing-jiang，WEIDe-rain，HEChun—bao(1．GuangzhouInstituteofBuildingScienceCo．Ltd．，Guangzbou5l0440，China；2．SchoolofCivilEngineeringandTransportation，SOuthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China；3．CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering，SouthChin

4、aAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China)Abstract：Consideringcompressionofsolidgrainandporefluids，viscous—couplinginteractionsandinertialforceoffluids，thedynamicgoverningequationsforunsaturatedsoilsareestablishedbyadoptingallexactconstitutiveformulaofsaturation．Theseequationsarehighlyversatile

5、andcompletelycompatiblewithBiot’Swaveequationsforthespecialcaseoffullysaturatedsoils．1]hegoverningequationsincylindricalcoordinatesarefirstlytransformedintoagroupofstatedifferentialequationsbyintroducingthestatevector．ThenthetransfermatrixforlayeredmediaisderivedbymeansofaHankeltransform．Usingthetr

6、ansfermatrixfollowedbyboundaryandcontinuityconditions，solutionsofsteadystatedynamicresponseformultilayerunsaturatedsoilsareobtained．Numericalexamplesshowthatthedisplacementofthegroundsurfaceismainlyaffectedbystratumwithincriticaldepth．Therelativepositionofsoftandhardstratahasasignificantinfluenceon

7、displacement．Thedisplacementofthegroundsurfaceincreaseswithsaturationdegreesincedynamicshearmoduluswilldecreasedistinctlyformostsoils，whichisthekeyfactortodeterminedisplacementamplitude．Keywords：unsaturated