›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (4): 1001-1008.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

具有球形空腔饱和土分数导数 黏弹性土的动力特性

闻敏杰1,杨 骁2,高华喜3   

  1. 1.嘉兴职业技术学院 生物与环境分院,浙江 嘉兴 314036;2.上海大学 土木系,上海 200072; 3.浙江海洋学院 船舶与建筑工程学院,浙江 舟山 316004
  • 收稿日期:2012-02-15 出版日期:2013-04-10 发布日期:2013-04-16
  • 作者简介:闻敏杰,男,1986年生,硕士, 助教,主要从事饱和多孔介质理论、土动力学的研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助(No. 10872124);浙江省自然科学基金资助(No. LY12E09006);浙江省水利厅重点科研项目资助(No. 20110721003)

Dynamic characteristics of saturated fractional derivative viscoelastic soil with a spherical cavity

WEN Min-jie1, YANG Xiao2, GAO Hua-xi3   

  1. 1. Department of Biological and Engviromental Engineering, Jiaxing Vocational and Technical College, Jiaxing, Zhejiang 314036, China; 2. Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 3. School of Naval Architecture and Civil Engineering, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316004, China
  • Received:2012-02-15 Online:2013-04-10 Published:2013-04-16

摘要: 将土骨架视为具有分数阶导数本构关系的黏弹性体,基于Biot两相饱和介质模型,建立具有球形空腔饱和分数导数黏弹性土体稳态振动的控制方程。通过引入势函数,得到球对称情形下具有球形空腔饱和分数导数黏弹性土体的位移、应力和孔隙流体压力等解析表达式。考察分数导数模型参数和饱和土参数等对土体振动特性的影响,结果表明,流体压缩性对饱和土体的动力特性有显著影响,而土骨架压缩性和流-固耦合系数的影响相对较小;分数导数阶数对土体动力特性的影响与材料参数比的取值有关。同时,边界不排水条件下饱和土体的动力响应大于排水条件下饱和土体的动力响应。

关键词: 饱和黏弹性土, 球空腔, 分数导数, 稳态振动, 解析解

Abstract: Regarding the soil skeleton as a viscoelastic medium with fractional derivative constitutive relation, the governing equations of the steady state vibration of the saturated fractional derivative viscoelastic soil embedded a spherical cavity are established based on the Biot’s theory. The analytical expressions of the displacements, stresses and pore water pressure of the saturated fractional derivative viscoelastic soil with a spherical cavity are obtained with the introduction help of potential functions in case of spherical symmetry. The influences of the parameters of fractional derivative model and saturated soil on the vibration characteristics of the soil are examined; and the numerical results show that the fluid compressibility has a great influence on the dynamic characteristics; while the influences of the soil skeleton compressibility and fluid-solid coupling coefficient are trivial. The influence of the fractional derivative order on the dynamic behavior of the soil depends on the values of material parameter ratio. Furthermore, the dynamic responses of the saturated soil with undrained boundary condition are greater than those with the drained boundary condition.

Key words: saturated viscoelastic soil, spherical cavity, fractional derivative, steady-state vibration, analytical solution

中图分类号: 

  • TU 442
[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] 蒙宇涵, 张必胜, 陈征, 梅国雄, . 线性加载下含砂垫层地基固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 461-468.
[3] 张玉国, 万东阳, 郑言林, 韩帅, 杨晗玥, 段萌萌. 考虑径向渗透系数变化的真空预压 竖井地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3533-3541.
[4] 夏才初, 刘宇鹏, 吴福宝, 徐 晨, 邓云纲, . 基于西原模型的圆形隧道黏弹-黏塑性解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1638-1648.
[5] 信亚雯, 周志芳, 马 筠, 李鸣威, 陈 朦, 汪 姗, 胡尊乐, . 基于现场双管试验确定弱透水层水力参数的方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1535-1542.
[6] 蒙宇涵, 陈征, 冯健雪, 李红坡, 梅国雄, . 初始孔压非均布下一维地基砂垫层优化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4793-4800.
[7] 黄朝煊. 塑料排水板处理地基非线性固结计算研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4819-4827.
[8] 吴 纲,孙红月,付崔伟,陈永珍,汤碧辉,. 软土虹吸排水完整井非稳定流模型及解析解[J]. , 2018, 39(9): 3355-3361.
[9] 吉恩跃,朱俊高,余 挺,金 伟,. 橡皮膜嵌入解析解及试验验证[J]. , 2018, 39(8): 2780-2786.
[10] 夏长青,胡安峰,崔 军,吕文晓,谢康和, . 饱和软土成层地基一维非线性固结解析解[J]. , 2018, 39(8): 2858-2864.
[11] 张丙强, 王启云, 卢晓颖, . 软土地层浅埋圆形隧道非达西渗流场解析研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4377-4384.
[12] 汪 磊,李林忠,徐永福,夏小和,孙德安,. 半透水边界下分数阶黏弹性饱和土一维固结特性分析[J]. , 2018, 39(11): 4142-4148.
[13] 胡之锋,陈 健,邱岳峰,李健斌,周兴涛, . 挡墙水平变位诱发地表沉降的显式解析解[J]. , 2018, 39(11): 4165-4175.
[14] 李传勋,王 素. 软土一维非线性固结近似解析解[J]. , 2018, 39(10): 3548-3554.
[15] 张 浩,石名磊,郭院成,李永辉,. 边载作用下桥梁基桩-立柱的位移特征与受力分析[J]. , 2017, 38(9): 2683-2692.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 肖云华,王 清,陈剑平. 基于优化技术的权重计算方法在岩体质量评价中的应用[J]. , 2009, 30(9): 2686 -2690 .
[2] 张鸿飞,程效军,高 攀,周鑫鑫. 隧道衬砌空洞探地雷达图谱正演模拟研究[J]. , 2009, 30(9): 2810 -2814 .
[3] 范庆来,栾茂田,刘占阁. 软土中T型触探仪贯入阻力的数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2850 -2854 .
[4] 张安康,陈士海,杜荣强,魏海霞. 岩石类材料的能量基率相关弹塑性损伤模型[J]. , 2010, 31(S1): 207 -210 .
[5] 王小军,屈耀辉,魏永梁,杨印海,达益正. 郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究[J]. , 2010, 31(S1): 220 -231 .
[6] 陈 瑜,曹 平,蒲成志,刘业科,李 娜. 水-岩作用对岩石表面微观形貌影响的试验研究[J]. , 2010, 31(11): 3452 -3458 .
[7] 赵延喜,徐卫亚. 基于AHP和模糊综合评判的TBM施工风险评估[J]. , 2009, 30(3): 793 -798 .
[8] 张其一,栾茂田. 复合加载情况下非均质地基上条形基础的极限承载力研究[J]. , 2009, 30(5): 1281 -1286 .
[9] 王俊卿,李 靖,李 琦,陈 立. 黄土高边坡稳定性影响因素分析 ——以宝鸡峡引水工程为例[J]. , 2009, 30(7): 2114 -2118 .
[10] 常林越,王金昌,朱向荣. 多级线性荷载下饱和软黏土一维大应变固结解析解[J]. , 2009, 30(8): 2343 -2347 .