›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (7): 2309-2316.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

简谐线源荷载作用下热流固耦合地基的动力响应

卢 正1,姚海林1,刘干斌2,骆行文1   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071;2.宁波大学 建筑工程与环境学院,浙江 宁波 315211
  • 收稿日期:2009-08-11 出版日期:2010-07-10 发布日期:2010-07-19
  • 作者简介:卢正,男,1982年生,博士,主要从事路基工程及路基动力响应方面的研究工作。
  • 基金资助:

    中科院知识创新工程重要方向项目(No. kzcx2-yw-150);岩土力学与工程国家重点实验室重点项目(No. SKLZ0806);岩土力学与工程国家重点实验室前沿探索性项目(No. SKLQ016);浙江省科技计划项目资助(No. 2008C31030)。

Dynamic response of coupling thermo-hydro-mechanical foundation subjected to harmonic line loads

LU Zheng1, YAO Hai-lin1, LIU Gan-bin2, LUO Xing-wen1   

  1. 1.State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2.Faculty of Architectural Civil Engineering and Environment, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China
  • Received:2009-08-11 Online:2010-07-10 Published:2010-07-19

摘要:

基于Biot波动理论和广义热弹性理论,对简谐线源荷载(力荷载和热荷载)作用下的热-流-固耦合地基的动力响应问题进行了研究。将地基看成是均质各向同性、完全饱和的多孔半空间介质,利用无量纲化和Fourier变换方法对热-流-固耦合控制方程进行简化,得到了变换域内应力分量、位移分量、温度分布及超孔隙水压力的一般解,并利用Fourier逆变换得到了相应的积分形式解答。通过数值计算对按热-流-固耦合理论、饱和多孔弹性理论和热弹性理论得到的结果进行了比较,同时分析了热-流-固耦合条件下热荷载激振频率对竖向应力、竖向位移、温度分布以及超孔隙水压力的影响。

关键词: 简谐线源荷载, 热流固耦合, 动力响应, Fourier变换, 广义热弹性理论

Abstract:

In this work, the thermodynamic responses of porous elastic foundation subjected to time harmonic normal force and thermal source are investigated in the context of the theory of generalized thermoelasticity. The material of foundation, obeying Biot’s dynamic poroelastic theory, is idealized as a uniform, fully saturated poroelastic half-space stratum. The coupling thermo- hydro-mechanical governing equations are derived by employing Biot’s dynamic poroelastic theory and generalized thermoelastic theory. The general solutions of stress, displacement, temperature distribution and excess pore water pressure are obtained by employing Fourier transform. Considering the normal force and the thermal source acted on the surface of foundation and permeable boundary condition, analytical solutions in the form of integral are derived using the inverse Fourier transform. Furthermore, numerical results are obtained to analyze the differences among coupled thermo-hydro-mechanical theory, coupled hydro-mechanical theory and thermoelastic theory. In addition, the effect of the thermal loading frequency on the components of displacement, stress, temperature distribution and excess pore water pressure are investigated in the numerical results.

Key words: harmonic line loads, coupled thermo-hydro-mechanical, dynamic response, Fourier transform, generalized thermoelastic theory

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] 王 刚,李术才,王明斌. 渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究[J]. , 2009, 30(9): 2843 -2849 .
[2] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[3] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[4] 杨建民,郑 刚. 基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价[J]. , 2009, 30(1): 261 -264 .
[5] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[6] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[7] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[8] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .
[9] 龚维明,黄 挺,戴国亮. 海上风电机高桩基础关键参数试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 115 -121 .
[10] 汪成兵. 均质岩体中隧道围岩破坏过程的试验与数值模拟[J]. , 2012, 33(1): 103 -108 .