二維地基中儲(chǔ)液多孔波阻板的隔振性能研究.pdf

1、目前各種人工振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響日益顯著，環(huán)境振動(dòng)及其治理在土動(dòng)力學(xué)和環(huán)境巖土工程領(lǐng)域亟需解決。而人工振動(dòng)主要是由地基將振動(dòng)從人工振源向周邊環(huán)境傳播的，地基引起的周邊環(huán)境振動(dòng)是人工振動(dòng)污染的主要途徑。波阻板（Wave Impedance Block，簡(jiǎn)寫(xiě)為 WIB）作為屏障隔振措施，自提出之后就引起了大量學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究并取得了顯著的成果。含液飽和多孔介質(zhì)是一種兩相材料，它的內(nèi)部具有細(xì)觀孔隙結(jié)構(gòu)且孔隙中充滿液體，流-固兩相的相互耦合作用可使

2、飽和多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)在振動(dòng)的過(guò)程中引起能量耗散，這種類(lèi)似阻尼的效應(yīng)可以用來(lái)進(jìn)行減振隔振。而目前常用的波阻板主要有實(shí)體塊和蜂窩狀的兩種，對(duì)含液飽和多孔介質(zhì)材料作為波阻板隔振的情況少有研究。因此，研究含液飽和介質(zhì)波阻板的隔振效果不僅具有重要的理論意義，同時(shí)也會(huì)為實(shí)際工程提供一定的應(yīng)用價(jià)值。本文研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　1.非分裂完全匹配層吸收邊界條件的時(shí)域有限元模擬
　　地基是一個(gè)半無(wú)限空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)行實(shí)際的模擬計(jì)算過(guò)程中，必須截取有限

3、的區(qū)域，此時(shí)須引入一定的人工邊界條件，為了最大化地提高計(jì)算結(jié)果的精確性，減少人工邊界反射波，本文選擇了目前吸波效果最好的完全匹配層（Perfectly Matched Layer，簡(jiǎn)寫(xiě)為 PML）吸收邊界條件。首先，基于二維均質(zhì)各向同性彈性介質(zhì)的二階彈性波動(dòng)方程，通過(guò) Laplace變換和復(fù)伸展坐標(biāo)變換，并引入輔助變量，建立了一類(lèi)非分裂格式的PML吸收邊界。其次，應(yīng)用 Galerkin近似技巧，給出了位移形式的時(shí)域有限元模型。最后，通過(guò)

4、數(shù)值算例驗(yàn)證了非分裂 PML在彈性波動(dòng)問(wèn)題中的有效吸波性。
　　2.單相波阻板隔振參數(shù)分析
　　基于二維彈性波動(dòng)理論，利用 PML截取有限的計(jì)算區(qū)域，結(jié)合時(shí)域有限元方法計(jì)算了在二維彈性地基中設(shè)置單相波阻板的隔振性能，并對(duì)波阻板的隔振效果進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)分析，研究了波阻板的板厚、彈性模量以及埋深等材料參數(shù)對(duì)地基不同位置的隔振影響。結(jié)果表明：當(dāng)在采用波阻板隔振時(shí)，適當(dāng)增加波阻板的厚度、彈性模量以及減小波阻板的埋深可提高隔振效果。

5、
　　3.儲(chǔ)液多孔波阻板隔振參數(shù)分析
　　基于 Biot多孔介質(zhì)波動(dòng)理論，結(jié)合 PML邊界條件，用時(shí)域有限元方法計(jì)算了二維彈性地基中儲(chǔ)液多孔飽和介質(zhì)波阻板的的隔振性能，考慮了儲(chǔ)液多孔波阻板的板厚、彈性模量、埋深和孔隙率等參數(shù)對(duì)隔振效果的影響。研究結(jié)果表明：儲(chǔ)液多孔介質(zhì)波阻板的隔振效果比單相介質(zhì)波阻板的隔振效果好，為了使儲(chǔ)液多孔波阻板有更好的隔振效果，可適當(dāng)增加波阻板的厚度、彈性模量以及調(diào)整波阻板的埋深，同時(shí)也要注意選擇孔隙率