岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 3049-3058.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0795

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

平面P1波入射下海底隧道与海床土交界面 滑移接触效应解析解

朱赛男1, 2，陈艳华1，王宁1，李伟华3，张为为1   

  1. 1. 华北理工大学 建筑工程学院，河北 唐山 063210；2. 华北理工大学 河北省地震工程研究中心，河北 唐山 063210； 3. 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044
  • 收稿日期:2023-06-12 接受日期:2023-08-25 出版日期:2023-10-13 发布日期:2023-10-16
  • 作者简介:朱赛男，女，1990年生，博士，讲师，主要从事岩土工程抗震方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.52078033）；河北省自然科学基金（No.E2020209072）；唐山市科技局应用基础研究项目（No.22130211H）；河北省省属高等学校基本科研业务费研究项目（No.JQN2023018）。

Analytical solution of imperfect contact effect at the interface between undersea tunnel and seabed soil under plane P1 waves incidence

ZHU Sai-nan1, 2, CHEN Yan-hua1, WANG Ning1, LI Wei-hua3, ZHANG Wei-wei1   

  1. 1. College of Civil and Architectural Engineering, North China University of Science and Technology, Tangshan, Hebei 063210, China; 2. Earthquake Engineering Research Center of Hebei Province, North China University of Science and Technology, Tangshan, Hebei 063210, China; 3. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
  • Received:2023-06-12 Accepted:2023-08-25 Online:2023-10-13 Published:2023-10-16
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52078033), the Natural Science Foundation of Hebei Province of China (E2020209072), the Applied Basic Research Project of Tangshan Science and Technology Bureau (22130211H) and the Basic Scientific Research Business Expenses Research Projects of Colleges and Universities in Hebei Province (JQN2023018).

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摘要： 基于理想流体波动理论和Biot饱和多孔介质波动理论，考虑工程实际中海底隧道与周围海底土体的滑移接触关系，建立了含滑移界面海底隧道模型，该模型还考虑了海水−海床土−海底隧道的动力相互作用。采用Hankel函数积分变换法和波函数展开法，推导了平面P1波入射下海底隧道与周围海底土体滑移接触界面效应的解析解。在解析解的基础上，通过数值计算分析了滑移接触条件对海底隧道地震动力响应的影响。计算结果表明：滑移接触条件对海底隧道的位移响应和应力响应影响明显；考虑隧道−海床土界面滑移接触条件下海底隧道的位移响应和应力响应显著高于界面无滑移条件时的位移响应和应力响应。

关键词: 海底隧道, 滑移接触, 解析解, 散射问题, 地震响应

Abstract: Based on the ideal fluid wave theory and Biot’s theory, an undersea tunnel model with imperfect interface is established by considering the imperfect contact relationship between the undersea tunnel and the surrounding seabed soil in engineering reality. The model also considers the dynamic interaction of seawater-seabed soil-undersea tunnel. The analytical solution of the imperfect contact interface effect between the undersea tunnel and the surrounding seabed soil under P1 waves incidence is derived using the Hankel function integral transformation method and the wave function expansion method. Based on the analytical solution, the effects of imperfect contact conditions on the seismic dynamic response of the undersea tunnel are analyzed by numerical calculations. The calculation results show that the imperfect contact condition has a significant effect on the displacement response and stress response of the undersea tunnel; the displacement response and stress response of the undersea tunnel considering the imperfect contact condition at the tunnel-seabed soil interface are significantly higher than those at the interface with perfect conditions.

Key words: undersea tunnel, imperfect contact, analytical solution, scattering problem, seismic response

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[1] 张玉国, 杨文兵, 赵雅纯, 王闯, 赵亚敏. 双向渗流下考虑应力时空效应的组合桩 复合地基固结理论研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 184-196.
[2] 余俊, 李东凯, 和振, 张志中. 带有两端防渗墙坝基的各向异性渗流解析解[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2381-2388.
[3] 申辉, 刘亚群, 刘博, 李海波, . 地震波斜入射下岩质边坡放大效应的数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2129-2142.
[4] 黄娟, 和振, 余俊, 杨鑫歆. 渗透各向异性圆形围堰稳态渗流场解析解[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1035-1043.
[5] 吴宏, 叶治, 张宇亭, 刘华北, . 穿越不同密实度饱和砂土地层的盾构隧道地震响应三维数值分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1204-1216.
[6] 郑长杰, 崔亦秦, 吴琛, 罗通, 栾鲁宝, . 竖向入射S波作用下单桩水平地震响应简化解析方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 327-336.
[7] 余俊, 张志中, 郑靖凡, 和振. 水位波动条件下有封底基坑渗流场孔压解析解[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3415-3423.
[8] 张正哲, 贾科敏, 许成顺, 潘汝江. 倾斜液化场地−桩基−结构体系在近场脉冲与非脉冲地震动下地震响应差异分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3629-3638.
[9] 余俊, 张扬, 郑靖凡, 张志中. 考虑潜水面的基坑二维稳态渗流场解析解[J]. 岩土力学, 2023, 44(11): 3109-3116.
[10] 李炯, 李明广, 詹红兵, 陈锦剑, 夏小和, 张硕. 井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(10): 2871-2878.
[11] 史蓝天, 李传勋, 杨洋. 变荷载下考虑井阻随时空变化的竖井地基固结解[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 183-192.
[12] 韩佳明, 董照, 苏三庆, 马鑫, 李冠兵, . 均质非饱和边坡降雨入渗解析解及在黄土边坡的应用[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 241-250.
[13] 胡垚, 雷华阳, 雷峥, 刘英男, . 三向地震作用下叠交隧道地震响应振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 104-116.
[14] 秦爱芳, 孟红苹, 江良华. 电渗−堆载作用下非饱和土轴对称固结特性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 97-106.
[15] 汪磊, 张立婷, 沈思东, 徐永福, 夏小和. 分段循环荷载作用下非饱和土轴对称固结特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 203-212.
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[1] 樊恒辉，孔令伟，李洪良，卢雪清，尹培杰. 马家树水库大坝防渗土料分散性判别和改性试验[J]. , 2010, 31(1): 193 -198 .
[2] 田 威，党发宁，丁卫华，梁昕宇，陈厚群. 适于CT试验的动态加载设备研制及其应用[J]. , 2010, 31(1): 309 -313 .
[3] 温世亿，李静，苏霞，姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[4] 李伟华，赵成刚，杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. , 2010, 31(12): 3958 -3963 .
[5] 韩现民. 西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究[J]. , 2010, 31(S2): 297 -302 .
[6] 李兴高，刘维宁. 挡土结构上水-土压力分算的进一步探讨[J]. , 2009, 30(2): 419 -424 .
[7] 艾智勇，王全胜. 多层横观各向同性地基轴对称固结的传递矩阵解[J]. , 2009, 30(4): 921 -925 .
[8] 葛 捷. 分布式布里渊光纤传感技术在海堤沉降监测中的应用[J]. , 2009, 30(6): 1856 -1860 .
[9] 蔡 枫，郑永来. 土钉墙数值模拟在干船坞坞墙中应用探讨[J]. , 2009, 30(S2): 560 -564 .
[10] 费 康 ，王军军 ，陈 毅. 桩承式路堤土拱效应的试验和数值研究[J]. , 2011, 32(7): 1975 -1983 .
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