岩土力学 2017, 38(8) 2411-2425 DOI:     ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

本期目录 | 下期目录 | 过刊浏览 | 高级检索                                                            [打印本页]   [关闭]
数值分析
扩展功能
本文信息
Supporting info
PDF(1378KB)
[HTML全文]
参考文献[PDF]
参考文献
服务与反馈
把本文推荐给朋友
加入我的书架
加入引用管理器
引用本文
Email Alert
文章反馈
浏览反馈信息
本文关键词相关文章
饱和半空间
圆形洞室
散射
Rayleigh波
间接边界积分方程法
本文作者相关文章
PubMed
Rayleigh波在饱和半空间中圆形洞室周围的散射
徐 颖1, 2,梁建文1, 2,刘中宪3
1. 天津大学 建筑工程学院,天津 300072;2. 天津大学 天津市土木工程结构及新材料重点实验室,天津 300072; 3. 天津城建大学 天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384
摘要: 基于Biot的两相介质理论,采用间接边界积分方程法,求解了Rayleigh波在饱和半空间中圆形洞室周围的二维散射问题,分析了入射波频率、孔隙率、边界渗透条件和洞室埋深等参数对地表位移幅值、洞室表面和地表孔隙水压力的影响。研究结果表明,由于圆形洞室的存在,饱和半空间地表位移幅值和地表孔隙水压被明显放大:在透水条件下,水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了10.1倍和11.2倍;在不透水条件下,水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了12.0倍和9.6倍,地表孔隙水压力放大了2.1~3.0倍。地表位移和孔隙水压力最大值均出现在入射波近端洞室边界附近。随着Rayleigh波入射频率的增大和洞室埋深的增加,地表位移幅值的放大作用有所减小。在相同孔隙率条件下,当入射频率为1.0时,洞室表面孔隙水压力最大;当入射频率为2.0时,洞室表面孔隙水压力最小,洞室表面最大孔隙水压力出现在洞室顶部。
关键词 饱和半空间   圆形洞室   散射   Rayleigh波   间接边界积分方程法  
Diffraction of Rayleigh waves around a circular cavity in poroelastic half-space
XU Ying1, 2, LIANG Jian-wen1, 2, LIU Zhong-xian3
1. School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. Tianjin Key Laboratory of Civil Engineering Structures and New Materials, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 3. Key Laboratory of Tianjin Soft Soil Character and Engineering Environment, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
Abstract: In this paper, the diffraction of Rayleigh waves around a circular cavity in poroelastic half-space was investigated by indirect boundary integral equation method based on the Biot’s two-phase medium theory. The impacts of incident wave frequencies, porosities, drainage boundary conditions and depths of cavity on the displacement and pore pressure responses were discussed in detail. The results show that the existence of circular cavity amplifies the surface displacement and pore pressure in poroelastic half-space. The peak values of horizontal and vertical surface displacement were enlarged by 10.1 times and 11.2 times respectively for drained boundary, and enlarged by 12.0 times and 9.6 times respectively for undrained boundary. The peak value of surface pore pressure increases by 2.1 to 3.0 times compared with the free field responses. The peak values of displacement and pore pressure responses were both found at the cavity boundary close to the incident wave. With the increase of incident wave frequency or cavity depth, the amplification effect was weakened. The maximum pore pressure around cavity was found at the top of the cavity. For constant porosity, the pore pressure around cavity will reach the highest level when the incident frequency is 1.0 and reach the lowest level when the incident frequency is 2.0.
Keywords: poroelastic half-space   circular cavity   diffraction   Rayleigh waves   indirect boundary integration equation method  
收稿日期 2015-09-08 修回日期  网络版发布日期  
DOI:
基金项目:

国家自然科学基金项目(No. 51378348)

通讯作者: 梁建文,男,1965年生,教授,博导,主要从事地震工程方面研究工作。E-mail: liang@tju.edu.cn
作者简介: 徐颖,女,1987年生,博士,主要从事钢结构及地震工程方面研究工作。
作者Email: yingxu_civil@tju.edu.cn

参考文献:
本刊中的类似文章
1.刘中宪,武凤娇,王 冬,张 海, .弹性半空间夹杂群对平面SH波散射的快速多极多域边界元法模拟[J]. 岩土力学, 2017,38(4): 1154-1163
2.赵瑞斌,刘 萌,刘中宪,张建新, .沉积谷中衬砌隧道对SH波的散射[J]. 岩土力学, 2016,37(9): 2687-2695
3.刘中宪,王少杰,.非连续群桩屏障对平面P、SV波的隔离效应:二维宽频带间接边界积分方程法模拟[J]. 岩土力学, 2016,37(4): 1195-1207
4.王 滢 ,高广运,.饱和半空间瞬态加载衬砌隧道的动力响应研究[J]. 岩土力学, 2016,37(3): 850-858
5.齐 辉,蔡立明,潘向南,张德伟,张 洋.直角域中凸起和孔洞对SH波的散射与地震动[J]. 岩土力学, 2015,36(2): 347-353
6.朱友群 ,朱鸿鹄 ,孙义杰 ,施 斌,.FBG-BOTDA联合感测管桩击入土层模型试验研究[J]. 岩土力学, 2014,35(S2): 695-702
7.柳国环 ,练继建 ,于通顺 , .透射边界-地基-风电结构地震响应与破坏模式[J]. 岩土力学, 2014,35(9): 2651-2658
8.孙苗苗.任意排列的空心管桩屏障对SH波的多重散射[J]. 岩土力学, 2014,35(4): 943-950
9.张玉军 ,张维庆 .热-水-力共同作用下圆形洞室弹塑性解析解[J]. 岩土力学, 2013,34(S2): 41-44
10.杨在林,许华南,黑宝平.SH波上方垂直入射时界面附近椭圆夹杂与裂纹的动态响应[J]. 岩土力学, 2013,34(8): 2378-2384
11.陈志刚.SH波作用下各向异性弹性半空间中浅埋圆孔附近的动应力集中研究[J]. 岩土力学, 2012,33(3): 899-905
12.王 鹏 ,王 军 ,蔡袁强 ,丁光亚 .饱和地基表面基础在Rayleigh波作用下的摇摆振动分析[J]. 岩土力学, 2012,33(12): 3689-3695
13.李 杰 ,李文培 ,施存程 ,王德荣 ,范鹏贤 .基于剪切滑移的圆形洞室应力状态研究[J]. 岩土力学, 2012,33(11): 3271-3277
14.夏唐代 ,孙苗苗 ,陈 晨.多重散射问题的改进算法以及双排非连续弹性屏障对水平向剪切波的隔离研究[J]. 岩土力学, 2011,32(8): 2402-2408
15.梁建文,冯领香,巴振宁.局部断层场地对P波的散射影响研究[J]. 岩土力学, 2011,32(1): 244-252
16.梁建文,魏新磊,Vincent W LEE.圆弧形沉积谷地对平面P波的三维散射解析解[J]. 岩土力学, 2010,31(2): 461-470
17.牛志荣,路国运.土体受冲击时Rayleigh波作用机制探讨[J]. 岩土力学, 2009,30(6): 1583-1589
18.赵嘉喜,齐 辉,杨在林.含有部分脱胶的浅埋圆夹杂对SH波的散射[J]. 岩土力学, 2009,30(5): 1297-1302
19.姜领发,陈善雄,于忠久.饱和土中任意形状衬砌对稳态压缩波的散射[J]. 岩土力学, 2009,30(10): 3063-3070
20.尤红兵,赵凤新,李方杰.层状场地中局部不均体对平面P波的散射[J]. 岩土力学, 2009,30(10): 3133-3138
21.姜领发,王建华,周香莲.半空间饱和土中圆形衬砌对弹性压缩波的散射[J]. 岩土力学, 2008,29(2): 315-320
22.董连成 ,陶夏新 ,师黎静 ,李广影 .利用地脉动台阵记录反演场地浅层Vs结构[J]. 岩土力学, 2008,29(2): 553-556
23.韩 铮,赵成刚.半球形沉积谷场地对入射平面Rayleigh 波的三维散射解析解[J]. 岩土力学, 2007,28(12): 2607-2613
24.柴华友,卢应发,李 祺,刘明贵.半无限介质内异质体方位探测数值研究[J]. 岩土力学, 2007,28(1): 188-192
25.周香莲 ,王建华 ,周光明 .饱和土中弹性波在双椭圆孔洞周围的散射[J]. 岩土力学, 2006,27(7): 1033-1037
26.尤红兵 ,梁建文 .层状半空间中洞室对入射平面SV波的散射[J]. 岩土力学, 2006,27(3): 383-388
27.杨彩红,梁建文,张郁山.多层沉积凹陷地形对平面SH波散射问题的解析解[J]. 岩土力学, 2006,27(12): 2191-2196
28.梁建文 ,李艳恒 ,Vincent W Lee,.地下洞室群对地面运动影响问题的级数解答:SH波入射[J]. 岩土力学, 2006,27(10): 1663-1667
29.高广运 ,李志毅 ,邱 畅,.填充沟屏障远场被动隔振三维分析[J]. 岩土力学, 2005,26(8): 1184-1188
30.梁建文 ,纪晓东 ,Vincent W Lee,.地下圆形衬砌隧道对沿线地震动的影响(I):级数解[J]. 岩土力学, 2005,26(4): 520-524
31.李伟华 ,赵成刚.饱和土半空间中圆柱形孔洞对平面P波的散射[J]. 岩土力学, 2004,25(12): 1867-1872