非均勻飽和土中Love波的傳播.pdf

1、地基土體中含有大量的液態(tài)水使得巖土勘察及地下工程中多遇到含液飽和土；此外，由于土體的自重作用，以及土體在沉積過(guò)程中自身因素與外界因素的影響，使得地基呈現(xiàn)出非均勻性。因此，開(kāi)展非均勻飽和土中地震波的傳播特性研究，研究彈性波在非均勻飽和土中的傳播，對(duì)地震工程、巖土工程、海洋工程等學(xué)科有著重要的理論意義和實(shí)踐意義。文中概述了飽和多孔介質(zhì)在動(dòng)力學(xué)理論的研究歷史，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)飽和多孔介質(zhì)波動(dòng)響應(yīng)的研究工作及其成果；在此前提下，本文基于 Bi

2、ot理論，以非均勻飽和多孔介質(zhì)組成的地基為研究對(duì)象，理論推導(dǎo)結(jié)合數(shù)值模擬研究了具有反平面運(yùn)動(dòng)特性的 SH型波的動(dòng)力特性，討論了 love波和SH波在非均勻飽和地基中的傳播特性和動(dòng)力響應(yīng)等特性。
　　Biot理論作為飽和多孔介質(zhì)的基本理論，從研究對(duì)象、研究方法和研究中遇到的困難以及容易混淆的相關(guān)概念等各個(gè)方面出發(fā)，給出了全面的知識(shí)儲(chǔ)備和分析過(guò)程，研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　1、結(jié)合含液飽和多孔介質(zhì)的波動(dòng)理論，綜合論述了 Bi

3、ot理論和混合物理論的相關(guān)內(nèi)容；重點(diǎn)分析了 Biot理論的研究現(xiàn)狀、適用范圍及其應(yīng)用，并討論了 Biot理論中的彈性材料系數(shù)的相關(guān)性質(zhì)及其變化，為后續(xù)應(yīng)用Biot理論提供可靠的依據(jù)和實(shí)用性的參考。
　　2、分析現(xiàn)有研究中的地基類(lèi)型，重點(diǎn)討論不同類(lèi)型的非均勻地基，給出四類(lèi)地基的非均勻性的假設(shè)函數(shù)，并對(duì)第四類(lèi)地基對(duì)應(yīng)的彈性模量做了簡(jiǎn)單的數(shù)值分析，給出了數(shù)值模擬結(jié)果。結(jié)果表明梯度冪函數(shù)假設(shè)具有較好的函數(shù)收斂特性，比較適合用于表征地基的非

4、均勻特性。
　　3、以Biot理論為研究基礎(chǔ)，假設(shè)飽和土地基的非均勻性表現(xiàn)在土體的物理力學(xué)特性參數(shù)沿土層深度按梯度冪函數(shù)變化，討論了 SH波從基巖入射并在非均勻飽和土中多次反射和透射后引起的地面位移與基巖位移的變化規(guī)律。結(jié)果表明 SH波在非均勻飽和土中的傳播均受到地震波的入射角、入射頻率、土層厚度和土體非均勻指數(shù)等的影響較大，且厚土層對(duì)地震波的耗散作用更明顯。
　　4、通過(guò)對(duì) Love波相關(guān)知識(shí)的綜述介紹，研究了物理力學(xué)特性

5、沿土層深度連續(xù)變化的非均勻飽和土中Love波，主要對(duì)其傳播特性及動(dòng)力響應(yīng)做了分析研究，采用變量替換法和WKB法討論了 Love波在非均勻飽和土半空間及覆蓋層中的彌散特性。結(jié)果表明 Love波的能量多由前幾階模態(tài)攜帶，故其衰減速度比較快；且飽和多孔介質(zhì)的非均勻性和孔隙率等材料特性對(duì)Love波的傳播也有很大影響。
　　本研究將對(duì)非均勻材料力學(xué)和混合物連續(xù)介質(zhì)理論的縱深發(fā)展有促進(jìn)作用；有利于人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用地下資源，還可以幫助科學(xué)家們探索