基于非局部孔隙介质理论的移动荷载作用下饱和土体的动力响应研究

论文摘要

近年来,随着我国经济的迅速发展,土木工程基础设施建设也在快速的发展中。基础在动载作用下的动力响应是基础设计的关键;例如,高速列车运行中引起的地基动力响应、高压输油管道的动力响应问题等。针对地基的动力响应问题,国内外很多学者采用经典Biot理论进行研究,但是经典的Biot理论仅仅将孔隙率作为影响饱和孔隙介质力学性质的因素而忽略了孔隙尺寸效应对饱和孔隙介质中动力特性的影响。因此,本文基于非局部孔隙介质理论,针对移动荷载作用下产生的表面波的传播特性及移动荷载作用下饱和土体的动力响应问题做了以下研究:研究了移动荷载作用下产生的表面波在饱和土体中的传播特性。详细分析了非局部参数对瑞利波在饱和土体中传播特性的影响以及瑞利波的衰减特性。研究表明:非局部参数对瑞利波波速和位移场的影响随响应频率的增大而逐渐增强;非局部参数对瑞利波的能量贡献分布影响较小,瑞利波的能量主要由剪切波提供。利用Fourier变换及逆变换结合数值积分方法,求解了移动点荷载作用下饱和土体的动力响应,详细分析了波数域及空间域内非局部参数和点荷载移动速度对位移响应的影响,以及非局部参数和渗透系数对孔压响应的影响。研究表明:非局部参数对位移响应的影响随波数及点荷载移动速度的增大而增大;当点荷载移动速度较高时,非局部参数对孔隙水压的影响较为突出。利用Fourier变换及逆变换结合数值积分方法,求解了移动环形荷载作用下饱和土体的动力响应,详细分析了非局部参数、环形荷载移动速度和荷载自振频率对位移响应的影响。研究表明:非局部参数对位移响应的影响主要集中在荷载作用点附近,且其影响随荷载移动速度及荷载自振频率的增大而增大。基于Fourier级数展开法和Fourier变换及逆变换,求解了移动矩形荷载作用下饱和土体的动力响应,给出了不同模态下,位移响应随荷载移动速度及荷载自振频率的变化曲线。详细分析了非局部参数、矩形荷载移动速度和荷载自振频率对位移响应的影响。研究表明:低模态下,非局部参数对位移响应的影响极小,且位移响应主要取决于低模态。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 移动荷载作用下地基的动力响应的单相介质模型
•     1.2.2 移动荷载作用下地基的动力响应的饱和介质模型
•   1.3 存在的问题
•   1.4 基本理论介绍
•     1.4.1 非局部孔隙介质理论
•     1.4.2 Fourier变换及逆变换
•   1.5 本文的主要工作
• 第二章 饱和土体中表面波的传播特性
•   2.1 计算模型
•   2.2 模型求解
•   2.3 计算结果与分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 移动点荷载作用下饱和土体的动力响应
•   3.1 计算模型
•   3.2 模型求解
•   3.3 数值结果与讨论
•     3.3.1 模型验证
•     3.3.2 频域-波数域内的位移响应
•     3.3.3 时域-空间域内的位移响应
•     3.3.4 孔压沿深度方向分布规律
•   3.4 本章小结
•   附录 1
•   附录 2
• 第四章 移动环形荷载作用下饱和土体的动力响应
•   4.1 计算模型
•   4.2 模型求解
•   4.3 数值结果与讨论
•     4.3.1 模型验证
•     4.3.2 时域和空间域内的动力响应
•   4.4 本章小结
• 第五章 移动矩形荷载作用下饱和土体的动力响应
•   5.1 计算模型
•   5.2 模型求解
•   5.3 数值结果与讨论
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 本文总结
•   6.2 本文结论
•     6.2.1 表面波在饱和土体中的传播特性
•     6.2.2 移动点荷载作用下饱和土体的动力响应
•     6.2.3 移动环形荷载作用下饱和土体的动力响应
•     6.2.4 移动矩形荷载作用下饱和土体的动力响应
•   6.3 进一步研究的建议
• 参考文献
• 作者简历及硕士学习阶段的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曾罗兰

导师: 耿大新,童立红

关键词: 动力响应,移动荷载,饱和土,非局部孔隙介质理论

来源: 华东交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 华东交通大学

分类号: TU435

DOI: 10.27147/d.cnki.ghdju.2019.000174

总页数: 64

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