›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (1): 149-155.doi: 10.16285/j.rsm.2015.01.021

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

埋置简谐扭转荷载作用下广义 Gibson饱和地基动力响应

吴大志,张振营   

  1. 浙江理工大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310018
  • 收稿日期:2013-08-21 出版日期:2015-01-12 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:吴大志,男,1977年生,博士,副教授,硕士生导师,主要从事岩土工程中土动力学、地基与基础的动力相互作用方面的教学和科研工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 51108421);浙江省重点科技创新团队计划资助(No. 2011R50020)。

Dynamic response of generalized Gibson saturated soil under an embedded harmonic torsional load

WU Da-zhi,ZHANG Zhen-ying   

  1. School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
  • Received:2013-08-21 Online:2015-01-12 Published:2018-06-13

摘要: 考虑地基为饱和半空间,研究了广义Gibson饱和地基内作用简谐扭转动荷载时地基的动力响应问题。从Biot饱和地基固结理论出发,结合扭转振动的特点,建立了剪切模量随深度线性变化的饱和地基扭转振动的动力微分方程,通过Hankel变换求解此微分方程,给出了Hankel变换域内的切向位移和剪应力关于待定系数的表达式。根据饱和地基表面为自由表面,荷载作用面位移连续、剪应力差等于动荷载大小,波的辐射条件等边界条件求解出待定系数,借助Hankel逆变换给出地基内的位移和应力的表达式。通过数值算例研究发现:在同一水平面内,地基内的切向位移和剪应力曲线的实部和虚部都呈现出非常明显的波动变化规律;在竖向平面内,动荷载作用面上部区域内随深度逐渐增大时,地基内切向位移和剪应力曲线的实部逐渐增大,而在动荷载作用面下部区域则正好相反;扭转动荷载的影响范围主要是荷载作用面上下2倍半径区域。

关键词: 广义Gibson地基, 饱和地基, 埋置荷载, 扭转荷载, 动力响应

Abstract: This paper treats the ground soil as a saturated half space. It investigates the dynamic response of a generalized Gibson soil (whose shear modulus increases linearly with depth) subjected to an embeddd harmonic torsional load. It uses Biot’s theory of saturated soil and combines the characteristics of torsional vibration. It establishes the dynamic differential equations of generalized Gibson saturated soil. Using the technique of Hankel transform, it solves the differential equations. The tangential displacement and shear stresses in Hankel transform domain with several undetermined coefficients are formulated. Using the boundary conditions including the free surface at the top of the half-space, the tangential displacements near the loading area are continuous, the shear stresses near the loading area are discontinuous and the radiation boundary condition, the undetermined coefficients are solved. Then, the tangential displacement and the shear stress of the nonhomogeneous saturated soil are expressed explicitly in Hankel inverse transform. Selected numerical examples are presented. The numerical results reveal that in the same horizontal plane, both real and imaginary parts of the tangential displacement and shear stress show very significant fluctuations. In the vertical plane, the real parts of the tangential displacement and shear stress increase with depth in the zone above the loading surface, and decrease with depth in the zone below the loading surface. Besides, the influence range of the torsional dynamic load is about two times of the action radius to the loading surface.

Key words: generalized Gibson soil, saturated soil, buried load, torsional load, dynamic response

中图分类号: 

  • TU 435
[1] 吴琪, 丁选明, 陈志雄, 陈育民, 彭宇, . 不同地震动强度下珊瑚礁砂地基中桩-土-结构 地震响应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 571-580.
[2] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[4] 杨文波, 邹涛, 涂玖林, 谷笑旭, 刘雨辰, 晏启祥, 何川. 高速列车振动荷载作用下马蹄形断面隧 道动力响应特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3635-3644.
[5] 姜立春, 罗恩民, 沈彬彬, . 多自由度模型法的立体采空区群爆破 动力响应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2407-2415.
[6] 邹佑学, 王睿, 张建民, . 可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2443-2455.
[7] 史 吏, 王慧萍, 孙宏磊, 潘晓东, . 群桩基础引发饱和地基振动的近似解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1750-1760.
[8] 熊仲明, 张 朝, 陈 轩. 地震作用下地裂缝场地地震动参数试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 421-428.
[9] 丁伯阳, 宋宥整. 饱和土地下源u-P形式解答动力响应计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 474-480.
[10] 徐 鹏, 蒋关鲁, 任世杰, 田鸿程, 王智猛, . 红层泥岩及其改良填料路基动力响应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 678-683.
[11] 崔 琦, 侯建国, 宋一乐. 抽水蓄能电站地下厂房围岩约束 及结构振动特性分析 [J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 809-817.
[12] 叶帅华, 赵壮福, 朱彦鹏, . 框架锚杆支护黄土边坡大型振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4240-4248.
[13] 闫高明, 申玉生, 高 波, 郑 清, 范凯祥, 黄海峰. 穿越黏滑断层分段接头隧道模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4450-4458.
[14] 巨能攀, 邓天鑫, 李龙起, 蒋金阳, 张陈羊. 强震作用下陡倾顺层斜坡倾倒变形 机制离心振动台试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 99-108.
[15] 胡帅伟, 陈士海, . 爆破振动下围岩支护锚杆动力响应解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 281-287.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 张春会,于永江,赵全胜. 非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2837 -2842 .
[4] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 刘汉龙,王新泉,陈永辉,陆见华. Y型沉管灌注桩加筋路堤力学性状试验研究[J]. , 2009, 30(2): 297 -304 .
[9] 尹光志,王登科,张东明,魏作安. 基于内时理论的含瓦斯煤岩损伤本构模型研究[J]. , 2009, 30(4): 885 -889 .
[10] 侯公羽,牛晓松. 基于Levy-Mises本构关系及D-P屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解[J]. , 2009, 30(6): 1555 -1562 .