岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 612-622.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0659

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

非饱和土中Rayleigh波传播的能量特性研究

周凤玺1, 2，姚桃岐1，柳鸿博3   

  1. 1. 兰州理工大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730050；2. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 730050； 3. 东南大学 土木工程学院，江苏 南京 211189
  • 收稿日期:2022-05-05 接受日期:2022-10-05 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-21
  • 作者简介:周凤玺，男，1979年生，博士，教授，主要从事岩土力学和复合材料结构力学方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51978320，No. 11962016）；甘肃省基础研究创新群体（No.20JR5RA478）。

Energy characteristics of Rayleigh waves propagation in unsaturated soils

ZHOU Feng-xi1, 2, YAO Tao-qi1, LIU Hong-bo3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 2. Engineering Research Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 3. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China
  • Received:2022-05-05 Accepted:2022-10-05 Online:2023-11-16 Published:2023-11-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51978320, 11962016) and the Funds for Creative Research Groups of Gansu Province, China (20JR5RA478).

PDF (Chinese)

78

摘要： 基于多孔介质理论以及连续介质力学，通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理，建立了非饱和土中平面Rayleigh波的弥散特征方程，利用数值算例分析了饱和度对波速、位移响应及能流分布的影响。结果表明：Rayleigh波主要反映压缩P1波和剪切波的特性，其速度、位移及能流分布均受饱和度的影响显著。Rayleigh波的传播速度和衰减呈频散特征，非饱和土体中饱和度的增大将引起位移幅值的显著降低，且随着饱和度的增大，Rayleigh波能量中剪切波分量会有所增加。

关键词: 非饱和土, Rayleigh波, 波速, 衰减系数, 能流分布

Abstract: Based on the theory of porous medium and continuum mechanics, the dispersion equation of Rayleigh waves in unsaturated soils are established using the mass balance equations, the momentum balance equations and the effective stress principle. The influence of the saturation on wave velocity, displacement response and energy flow distribution are studied by numerical examples. The results show that the characteristics of Rayleigh waves mainly reflects the characteristics of compressed P1 wave and shear wave, and its velocity, displacement and energy distribution are significantly affected by degree of saturation. The propagation velocity and attenuation of Rayleigh wave are dispersive, and the increase of the saturation in the unsaturated soil will cause a significant decrease of the displacement amplitude, as well as the shear wave component in the Rayleigh waves energy will increase with increasing the saturation.

Key words: unsaturated soil, Rayleigh wave, wave velocity, attenuation coefficient, energy distribution

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 张思奇, 裴华富, 谭道远, 朱鸿鹄, . 单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 353-363.
[2] 张锋, 唐康为, 尹思琪, 冯德成, 陈志国, . 冻融粉质黏土的剪切波速与动态回弹模量及其转换关系[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 221-233.
[3] 邵帅, 邵生俊, 高梦洁, 刘小康, 王立新, 严广艺, . 水-力耦合非饱和黄土的弹塑性模型适用性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 436-442.
[4] 杨洋, 孙锐, . 基于剪切波速的液化可能性等级评估表法[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 634-644.
[5] 王洪建, 崔炎宗, 袁广祥, 赵菲, 张翼宇, 黄志全. 基于单轴压缩试验的不同风化程度花岗岩分形特征分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2249-2265.
[6] 张常光, 关港辉, 李海祥, 范家燊, 石晶, . 水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1575-1584.
[7] 赵煜鑫, 李旭, 林森, 王逍萌, . 广吸力范围内一种改进的非饱和土抗剪强度模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 990-1000.
[8] 牛庚, 朱晓凤, 李俊星, 吕梦缘, 安荔琪, 陈子晗, . 宽广吸力范围非饱和土剪切强度试验研究及其预测[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3349-3359.
[9] 梁晓敏, 杨朔成, 顾晓强, . 砂土应力诱发弹性波速各向异性的试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(11): 3235-3240.
[10] 赵煜鑫, 李 旭, 赵红芬, 刘 艳. 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(10): 2809-2820.
[11] 舒进辉, 马强, 常立君, . 非饱和土地基中复合多层波阻板对S波的隔离效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 217-231.
[12] 陈勇, 苏剑, 曹玲, 王力, 王世梅, . 基于数据挖掘的土−水特征曲线演化规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 23-34.
[13] 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.
[14] 曾立峰, 邵龙潭, 郭晓霞, . 土中有效应力概念的起源与发展[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 127-144.
[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.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 孙德安. 非饱和土的水力和力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(11): 3217 -3231 .
[2] 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 .
[3] 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 .
[4] 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 .
[5] 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 .
[6] 赵宝友，马震岳，梁 冰，金长宇. 基于损伤塑性模型的地下洞室结构地震作用分析[J]. , 2009, 30(5): 1515 -1521 .
[7] 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 .
[8] 袁运涛 ，施建勇. 土与结构界面位移特性静动力单剪试验研究[J]. , 2011, 32(6): 1707 -1712 .
[9] 王长虹 ，朱合华　. 多重分形与Kriging插值在地层模型生成中的应用[J]. , 2011, 32(6): 1864 -1868 .
[10] 姚仰平，万 征，杨一帆，牛 雷. 饱和黏土不排水剪切的热破坏[J]. , 2011, 32(9): 2561 -2569 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发