基于完全耦合理論的飽和土地基上結構動力響應研究.pdf

1、在巖土工程動力問題研究中，飽和地基地震液化問題仍是當前一個重要的研究課題，也是研究的難點。由于影響地基液化因素很多，人們對地震液化的認識還遠遠不夠，特別是當和不同的結構的結合，使問題變得更加復雜化。另外，隨著城市地鐵和高速鐵路的發(fā)展，高頻移動荷載引起環(huán)境振動問題日益突出。目前關于環(huán)境振動問題研究中，大多將土體視為單相介質，沒有考慮土體中孔隙水對波的傳播的影響。本文基于Biot動力固結理論，開發(fā)了一個新的水土耦合動力有限元計算程序，并以此

2、程序為平臺，研究飽和可液化地基上堤壩為代表的地面結構和地鐵車站為代表的地下結構的地震響應，同時對飽和土中地鐵運行引起環(huán)境振動問題進行探討。全文的主要研究內容如下：
　　 1.基于Biot動力固結理論，對固相和液相分別采用有限元法和有限差分法進行離散，推導了兩相體耦合動力有限元方程，開發(fā)了水土耦合動力有限元計算程序，并在程序中成功加入了應力誘導各向異性彈塑性模型。通過算例分析，并與解析解和實驗結果比較，驗證了程序的正確性和可靠性。

3、在有限元前處理方面，開發(fā)了與通用軟件Hypermesh對接的接口程序，可以將Hypermesh的模型直接轉換為計算程序的輸入文件。
　　 2.采用完全耦合動力有限元方法研究了飽和可液化地基上堤壩地震響應。詳細分析了地震作用下飽和地基和堤壩體系的超孔壓，變形和加速度響應，揭示了其地震響應力學機理；討論了庫區(qū)水位變化、防水措施和壩后壓重平臺對堤壩地震響應的影響規(guī)律，并對多次地震作用下可液化地基上堤壩的動力特性進行了探討，得到了震動歷

4、史對堤壩地震響應影響規(guī)律。
　　 3.采用完全耦合動力有限元方法研究了飽和可液化地基中地鐵車站地震響應。詳細分析了地震作用下飽和土超孔壓、地基土體與結構的變形以及地下結構的內力響應，揭示了地震液化引起地下結構上抬的機理，討論了可液化土層厚度、可液化土體初始狀態(tài)參數(shù)、下臥土層模量、地震加速度、地下水位及基底加固措施對地下結構地震響應的影響。研究結果可為地下結構的抗震設計提供理論參考。
　　 4.采用水土耦合分析方法研究了飽