›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (3): 894-900.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

不同饱和度土层分界面上剪切波的反射与透射

陈炜昀1, 2,夏唐代1, 2,王 宁1, 2,胡文韬1, 2   

  1. 1. 浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室,杭州 310058;2. 浙江大学 岩土工程研究所,杭州 310058
  • 收稿日期:2012-02-29 出版日期:2013-03-11 发布日期:2013-03-20
  • 作者简介:陈炜昀,男,1986年生,博士研究生,主要从事非饱和土动力学方面的研究
  • 基金资助:

    浙江省重点科技创新团队支持计划资助(No. 2009R50050)

Reflection and transmission of shear wave at interface between soil layers with different saturation degrees

CHEN Wei-yun1, 2,XIA Tang-dai1, 2,WANG Ning1, 2,HU Wen-tao1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Soft Soils and Geoenviromental Engineering of Ministry of Education, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 2. Institute of Geotechnical Enginering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
  • Received:2012-02-29 Online:2013-03-11 Published:2013-03-20

摘要: 基于多相孔隙介质弹性理论,给出了非饱和土中不同弹性波的传播方程。根据分界面上的边界条件,建立了各势函数波幅值之间的关系式,讨论了入射剪切波在不同饱和度土层分界面上的反射与透射问题。在无限空间非饱和土体中存在3种压缩波和1种剪切波,因此,当剪切波传播到不同饱和度的非饱和土层分界面上将分别在上、下土层激发产生4种反射波和4种透射波。推导出不同反射波和透射波的振幅比例系数和能量比例系数的理论表达式,并且在此基础上进行数值分析。在数值算例中分别研究了各反射波与透射波的能量比例系数(即能量反射率和能量透射率)受入射频率、入射角度以及上、下土层土体饱和度变化的影响情况。计算结果表明:各能量反射率和能量透射率不仅与入射角和入射频率有关,而且其受上、下土层饱和度变化的影响也同样不能忽视。

关键词: 剪切波, 非饱和土, 波的反射, 波的透射, 能流密度

Abstract: Based on the multiphase pore elasticity theory, the propagation equations for the various elastic waves in unsaturated soils are derived. According to the boundary conditions at the interface, the relationships between different wave amplitudes of various potential functions are established; and then the reflection and transmission problems of incident shear wave at the interface between unsaturated soil layers with different saturation degrees are discussed. Three compressional waves and one shear wave exist in the infinite unsaturated soils, therefore four reflected waves and four transmitted waves are generated when the shear wave propagates at the interface between different unsaturated soil layers. The theoretical expressions for the amplitude ratios and energy ratios for the various waves are derived; and the numerical analysis is then performed. In the numerical examples, the influences of incident frequency, incident angle and saturation degrees of the upper and lower soil layers on the proportionality coefficients of the reflected wave energy and transmitted wave energy (namely energy reflection ratios and energy transmission ratios) are discussed respectively. It is shown that the energy reflection ratios and energy transmission ratios are affected by both the incident angle and the incident frequency. Additionally, the influence of the saturation degrees of the upper and lower soil layers on the reflected and transmitted waves should not be ignored.

Key words: shear wave, unsaturated soils, wave reflection, wave transmission, energy density flux

中图分类号: 

  • TU 459
[1] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[2] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[3] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[4] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[5] 刘丽, 吴羊, 陈立宏, 刘建坤, . 基于数值模拟的湿润锋前进法测量精度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 341-349.
[6] 周凤玺, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3218-3226.
[7] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[8] 陈卓识, 袁晓铭, 孙锐, 王克. 土层剪切波速不确定性对场地刚性判断的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2748-2754.
[9] 杨洋, 孙锐, 陈卓识, 袁晓铭. 基于土层常规参数的剪切波速液化概率计算公式[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2755-2764.
[10] 周凤玺, 高国耀, . 非饱和土中热−湿−盐耦合作用的稳态分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2050-2058.
[11] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[12] 朱雨萌, 吴 琪, 陈国兴, . 基于颗粒接触状态理论的砂-粉混合料 剪切波速试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1457-1464.
[13] 方瑾瑾, 冯以鑫, 赵伟龙, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下原状黄土的非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 517-528.
[14] 杨明辉, 陈贺, 陈可. 基于分形理论的SWCC边界曲线 滞后效应模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3805-3812.
[15] 陈正汉, 郭 楠、. 非饱和土与特殊土力学及工程应用研究的新进展[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 1-54.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 沈 扬,周 建,龚晓南,刘汉龙,. 考虑主应力方向变化的原状软黏土应力应变性状试验研究[J]. , 2009, 30(12): 3720 -3726 .
[2] 李利平,李术才,张庆松. 岩溶地区隧道裂隙水突出力学机制研究[J]. , 2010, 31(2): 523 -528 .
[3] 李丽华,陈 轮,高盛焱. 翠湖湿地软土触变性试验研究[J]. , 2010, 31(3): 765 -768 .
[4] 胡亚元. 利用EVP模型确定堆载预压法的卸载时机[J]. , 2010, 31(6): 1827 -1832 .
[5] 章定文,韩文君,刘松玉. 初始应力各向异性状态下圆柱孔扩张机制分析[J]. , 2010, 31(S2): 104 -108 .
[6] 李克钢,侯克鹏,李 旺. 指标动态权重对边坡稳定性的影响研究[J]. , 2009, 30(2): 492 -496 .
[7] 洪 勇,孙 涛,栾茂田,郑孝玉,汪发武. 土工环剪仪的开发及其应用研究现状[J]. , 2009, 30(3): 628 -633 .
[8] 张乾兵,朱维申,李 勇,孙林锋,张 磊. 洞群模型试验中微型多点位移计的设计及应用[J]. , 2011, 32(2): 623 -628 .
[9] 张虎元 ,赵天宇 ,吴军荣 ,严耿升 ,冯 蕾. 膨润土改性黄土衬里防渗性能室内测试与预测[J]. , 2011, 32(7): 1963 -1969 .
[10] 李京爽,侯瑜京,徐泽平,梁建辉,张雪东,宋献慧. 砂土自由场地基水平垂直振动离心模拟试验[J]. , 2011, 32(S2): 208 -214 .