岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 303-314.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0388
马强1, 2,杨奕琪1,周凤玺3,邵帅2
MA Qiang1, 2, YANG Yi-qi1, ZHOU Feng-xi3, SHAO Shuai2
摘要: 基于弹性介质的波动理论,考虑了土体的黏性和热效应的影响,利用Kelvin-Voigt黏弹性模型、黏弹性介质的运动方程以及广义热弹性理论,建立了热黏弹性介质的波动方程。通过引入固相介质的位移势函数,进一步推导得到了热黏弹性介质中体波的弥散特征方程。采用数值计算分析了热膨胀系数、介质温度和松弛时间等热物性参数对热弹性波的波速和衰减系数的影响规律。研究结果表明:弹性理论、热弹性理论和热黏弹性理论3种理论模型下所得到的热弹性体波的波速和衰减系数有着明显差异;松弛时间每增加0.5×10−3 s,P波的波速和衰减系数最大增加了5.18%和34.67%,S波的波速和衰减系数最大增加了9.27%和34.60%,而T波的波速和衰减系数最大减小了2.18%和2.24%;随着频率的增大,各类热弹性波的波速和衰减系数均逐渐增大;介质温度的增大会造成P波和T波的波速增大以及P波衰减系数的增大,温度每增加20 K,P波的波速和衰减系数分别增加约3%和2%,但对 S波的传播特性以及T波的衰减系数不产生影响;热膨胀系数的增大将引起P波的波速增大和T波的波速减小,同时也会对P波和T波的衰减系数产生显著影响。此外,热通量和温度梯度相位延迟时间仅对T波的波速和衰减系数有较大影响。
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