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摘要:两相饱和多孔介质的动力响应问题在地震工程领域具有重要的研究意义,由于涉及到固相和液相的动力耦合,使得该问题的求解尤为复杂.本文利用Comsol在求解多场耦合问题上的优点,针对Biot饱和多孔介质u-U耦合形式下的波动方程特征,经过一系列微分算子运算和矩阵变换得到导数形式下的波动方程,基于Comsol Multiphysics提供的广义偏微分方程模式对变形后的波动方程进行求解,并把改进后的无限元边界应用到无限域动力问题的模拟中.通过与饱和多孔介质动力响应的解析解进行对比,验证模型求解技术的可行性和正确性,并在此基础上讨论饱和土地基中空沟隔振效果与饱和土体参数孔隙率、泊松比的关系.通过研究分析,可以为饱和土地基中空沟隔振设计提供一些有价值的参考.
摘要:干密度或含水率对黄土抗剪强度的研究屡现文献,但二者对抗剪强度影响孰大孰小的报道并不多见,在工程应用中也只是粗略地认为含水率的影响是最大的,缺乏试验和理论依据。基于此,针对含水率和干密度对重塑黄土抗剪强度的影响进行了详细研究,每个影响因素选取4个水平并制定了L16(42)的正交试验方案,通过直接剪切快剪试验测定了重塑黄土样粘聚力和内摩擦角并记录了100 kPa竖向压力下抗剪强度的大小,建立了粘聚力和内摩擦角在含水率和干密度作用下的关系式,分别对粘聚力和内摩擦角进行了极差分析及对100 kPa竖向压力下的抗剪强度进行了方差分析。分析结果表明粘聚力在最优含水率附近时最大,低于或者高于最优含水率时减小;粘聚力和内摩擦角随着干密度的增加而增加;相比干密度,含水率对抗剪强度及粘聚力和内摩擦角的影响更大。
[硕士论文] 杨贝贝
岩土工程 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:中国处在世界两大地震带交汇处,是一个地震多发的国家。随着中国人口的增长和土地资源的紧缺,更多的工程项目将建设在地形复杂的局部地形上。目前,在局部场地对地震响应影响的研究上主要是采用单相介质进行讨论的。但地球表面土层很多情况是饱和介质,目前对饱和两相介质中的局部地形地震动力响应分析还比较少。所以研究饱和两相介质下局部地形对地震响应的影响是一项很有意义和价值的课题。
  凹陷地形是局部地形中一种比较有代表性的地形,很多学者研究局部地形的地震响应问题都是以凹陷地形为例。目前,很多在研究两相饱和介质中局部地形的动力响应解析解时,大部分是借助了“大圆弧假定”来处理半空间表面边界问题。故可把由“大圆弧假定”所求的解析解看作是一种近似解。也有很多学者通过间接边界元的方法得到了一些成果,但边界元法归根结底是一种数值的方法。在精度和边界上有时很难满足实际需求。
  本文以Biot饱和两相多孔介质波动理论为基础,利用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法,处理水平地表边界条件,避开“大圆弧假定”,以此来研究饱和两相介质中凹陷地形对平面波散射的问题,并得到关于本文方法的一些结论,具体研究成果如下:
  1.采用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法分别得到了平面P、SV波入射下饱和两相介质中凹陷地形在透水边界条件和不透水边界条件下的地震波散射的解析解。
  2.把本文得到的解退化到单相情况,与前人采用“大圆弧假定”的计算结果进行对比,分析了本文方法的有效性并得到本文方法的适用范围。通过在饱和两相情况下逼近自由场和应力边界条件计算,验证了本文方法的准确度和精度。另外在饱和两相情况下也和前人用“大圆弧假定”得到的结果作了对比,得到本文方法在处理凹陷地形对地震波散射问题时有一定的优势。
  3.采用MATLAB进行编程计算,分析了入射波频率、入射角和饱和多孔介质孔隙率对凹陷地形地震动力响应的影响。研究表明:(1)凹陷地形存在时,入射波频率的增加,位移幅值的变化越复杂。(2)入射角度的增加,位移幅值逐渐减小。(3)入射波垂直入射时,位移幅值成对称分布。入射波斜入射时,位移幅值在凹陷地形左侧变化较右侧复杂,且左侧位移幅值也较大。(4)孔隙率增大,水平向位移幅值减小,竖直向位移幅值变化不明显。(5)两种边界条件下的位移幅值变化规律大致相同,但不透水边界条件下的位移幅值较大。
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