岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 3182-3190.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1824

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饱和-非饱和土双层地基在振动压路机 作用下的振动响应

王立安1，张家玮1，李奎奎1，刘生纬2   

  1. 1. 兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070；2. 兰州交通大学 文化遗产保护工程技术研究所，甘肃 兰州 730070
  • 收稿日期:2020-10-18 修回日期:2021-07-30 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-12
  • 通讯作者: 张家玮，男，1975年生，博士，教授，主要从事地基与基础工程、结构动力学方面研究工作。E-mail: zhangjd@mail.lzjtu.edu.cn E-mail:513173705@qq.com
  • 作者简介:王立安，男，1986年生，博士后，主要从事岩土力学、地基与基础工程方面研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No. 51268031）

Vibration response of double-layered foundation with saturated-unsaturated soils under the action of vibratory roller

WANG Li-an1, ZHANG Jia-wei1, LI Kui-kui1, LIU Sheng-wei2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, Gansu 730070, China; 2. Institute of Cultural Heritage Protection Engineering Technology, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, Gansu 730070, China
  • Received:2020-10-18 Revised:2021-07-30 Online:2021-11-11 Published:2021-11-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51268031).

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摘要： 利用Shah和Heaviside阶跃函数描述振动压路机的动态激振作用，对上层为非饱和土，下层为饱和土的双层地基进行动力响应分析。采用三重Fourier变换求解饱和土与非饱和土的动力控制方程，推导出双层地基在变换域中的动力响应解。通过算例分析，研究了双层地基在振动压路机作用下的动力响应和参数影响规律。结果表明，压路机激振频率和名义振幅升高，地基的振动峰值将随之增大；当压路机行驶速度超过5 km/h时，地基的振动峰值逐渐增大并出现波动现象，其波动幅度取决于压路机的激振频率。此外，还考虑了饱和度对土体剪切模量和渗透系数的影响。研究发现，饱和度处于Sw0 ~1-Sw0区间时，土体具有较大的动刚度，地基振动位移减小。

关键词: 饱和土, 非饱和土, 双层地基, 振动压路机, Shah函数, Heaviside函数

Abstract: The Shah and Heaviside step functions are used to describe the dynamic excitation of the vibratory roller, and the dynamic response analysis of the double-layer foundation with the upper layer of unsaturated soil and the lower layer of saturated soil is carried out. The three-dimensional Fourier transform is used to solve the dynamic control equations of saturated and unsaturated soils, and the dynamic response solution of the double-layer foundation in the transform domain is derived. Through the analysis of numerical examples, the dynamic response of the double-layer foundation under the action of the vibratory roller and the influence of parameters are studied. The results show that the vibration peak value of the foundation will increase accordingly as the excitation frequency and nominal amplitude of the roller increase. When the speed of the road roller exceeds 5 km/h, the vibration peak value of the foundation gradually increases accompanied by fluctuation. The amplitude of the fluctuation depends on the excitation frequency of the road roller. In addition, this paper also considers the influence of saturation on soil shear modulus and permeability coefficient. The study also found that the soil has greater dynamic stiffness and the vibration displacement of the foundation decreases when the saturation is in the range of Sw0~1-Sw0.

Key words: saturated soil, unsaturated soil, double-layered foundation, vibratory roller, Shah function, Heaviside function

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[1] 朱悦璐, 陈磊, . 基于最小作用原理的Richards方程变分解[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 119-126.
[2] 刘丽, 吴羊, 李旭, 赵煜鑫, . 压实度对宽级配土水力特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2545-2555.
[3] 刘樟荣, 叶为民, 崔玉军, 朱合华, 王琼, 陈永贵, . 基于微孔填充和毛细管凝聚理论的持水曲线模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1549-1556.
[4] 秦爱芳, 江良华, 许薇芳, 梅国雄, . 连续渗透边界下非饱和土竖井地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1345-1354.
[5] 凌道盛, 赵天浩, 钮家军, 朱松, 单振东, . 混合非齐次边界下非饱和土一维固结解析解[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 883-891.
[6] 巴振宁, 刘世朋, 吴孟桃, 梁建文, . 饱和土中周期排列管桩对平面SV波 隔振的解析求解[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 627-637.
[7] 叶智刚, 王路君, 朱斌, 黄家晟, 徐文杰, 陈云敏, . 考虑热渗效应的高温管道−饱和地基相互作用研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 691-699.
[8] 宋朝阳, 赵成刚, 韦昌富, 马田田, . 非饱和土平均粒间应力的计算及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2665-2674.
[9] 杨志浩, 岳祖润, 冯怀平, . 非饱和粉土路基内水分迁移规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2241-2251.
[10] 陈昊, 胡小荣. 非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2380-2388.
[11] 文伟, 赖远明, 尤哲敏, 李积锋, . 基于Pitzer离子模型的盐渍非饱和土孔隙 相对湿度计算[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1944-1952.
[12] 陶帅, 董毅, 韦昌富, . 环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2132-2142.
[13] 孙德安, 薛垚, 汪磊, . 变荷载作用下考虑半透水边界热传导性的 一维饱和土热固结特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1465-1473.
[14] 江留慧, 李传勋, 杨怡青, 张锐. 变荷载下双层地基一维非线性固结近似解析解[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1583-1590.
[15] 柳鸿博, 周凤玺, 岳国栋, 郝磊超. 非饱和土中热弹性波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1613-1624.
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[1] 唐明明，王芝银，马兰平，曾志华，张之沛. 油气管道穿越黄土冲沟的管线设计参数研究[J]. , 2010, 31(4): 1314 -1318 .
[2] 林 杭，曹 平，李江腾，江学良，何忠明. 基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析[J]. , 2010, 31(11): 3656 -3660 .
[3] 李俊才，纪广强，宋桂华，张 琼，王志亮，严小敏. 高层建筑疏桩筏板基础现场实测与分析[J]. , 2009, 30(4): 1018 -1022 .
[4] 魏 宁，李小春，王 燕，谷志孟. 城市垃圾填埋场甲烷资源量与利用前景[J]. , 2009, 30(6): 1687 -1692 .
[5] 牛文杰，叶为民，刘绍刚，禹海涛. 考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析[J]. , 2009, 30(8): 2477 -2482 .
[6] 尹宏磊，徐千军，李仲奎. 膨胀变形对膨胀土边坡稳定性的影响[J]. , 2009, 30(8): 2506 -2510 .
[7] 王可良，刘 玲，隋同波，徐运海, 胡廷正. 坝体岩基-橡胶粉改性混凝土现场抗剪（断）试验研究[J]. , 2011, 32(3): 753 -756 .
[8] 林达明，尚彦军，孙福军，孙元春，吴锋波，刘志强. 岩体强度估算方法研究及应用[J]. , 2011, 32(3): 837 -842 .
[9] 李 辉 ，晏鄂川 ，杨建国 ，吕 坤 . 库水条件下滑坡体与挡墙相互作用研究[J]. , 2012, 33(5): 1593 -1600 .
[10] 胡长明 ，梅 源 ，王雪艳 . 离石地区湿陷性黄土地基强夯参数的试验研究[J]. , 2012, 33(10): 2903 -2909 .
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