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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 734 毫秒
1.
利用波函数展开法给出了入射平面P波在饱和半空间中圆形洞室周围散射问题的一个解析解。半空间假定为无粘性流体饱和介质,满足Biot理论。采用一种基于实验数据的孔隙率和模量之间的线性关系来确定Biot模型中的介质参数。解答考虑了透水边界和非透水边界两种情况。对边界条件进行了数值检验,结果表明,随着级数截断项数的增大,边界残量衰减很快。解答为进一步研究入射波频率和角度、边界渗透条件、孔隙率、泊松比等参数对散射的影响奠定了基础。  相似文献   

2.
具有饱和土沉积层的充水河谷对平面波的散射   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
把波函数展开方法用于地震波散射问题的研究中,首次在频域内给出了具有饱和土沉积层的圆弧形充水河谷对平面P波和SV散射问题的解析解答. 其中半空间场地用单相介质弹性动力理论模拟,河谷中的饱和土沉积层用饱和多孔介质的Biot动力学理论模拟,河谷中的水用无黏性流体(理想流体)介质模拟. 文中还给出算例,计算了不同高宽比的河谷谷底的位移幅值,分析表明河谷地形的存在使得半空间介质表面的位移幅值随着观察点位置的变化变化较大.  相似文献   

3.
平面SV波在饱和土半空间中圆柱形孔洞周边的散射   总被引:3,自引:1,他引:2  
在Biot饱和多孔介质动力学理论的基础上,利用Fourier—Bessel级数展开法,得到SV波在饱和土半空间中圆柱形孔洞周边的散射问题的解析解答。与已有相关问题的解析解答进行对比,验证了此解的正确性,并给出算例,分析了入射频率对柱面上的应力集中因子的影响。  相似文献   

4.
平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围的散射   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用一种特殊的间接边界积分方程法,求解了平面SV波在饱和半空间中任意形状沉积谷地周围的二维散射问题。结合饱和半空间中膨胀波源和剪切波源格林函数,由分布在沉积和半空间交界面附近两虚拟波源面上的波源分别构造沉积内外的散射波场,由交界面连续条件建立方程并求解确定虚拟波源密度,总波场反应即可由自由波场和散射波场叠加而得。然后通过边界条件验算、退化解答与现有结果的比较以及稳定性检验,验证了方法的计算精度。通过一组典型算例,研究了平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围散射的基本规律,详细给出了不同参数情况沉积谷地附近地表位移幅值和孔隙水压,着重分析了入射SV波频率和角度、边界渗透条件、沉积孔隙率等因素对场地反应的影响,得出了一些有益的结论。  相似文献   

5.
王小岗 《地球物理学报》2009,52(8):2084-2092
基于孔隙介质的Biot理论,首先利用Laplace变换,给出圆柱坐标系下横观各向同性饱和弹性多孔介质在变换域上的波动方程;将波动方程解耦后,根据方位角的Fourier展开和径向Hankel变换,求解了Biot波动方程,得到以土骨架位移、孔隙水压力和土介质总应力分量的积分形式的一般解;借助一般解,建立了有限厚度饱和土层和饱和半空间的精确动力刚度矩阵,并由土层的层间界面连续条件建立三维非轴对称层状饱和地基的总刚度方程;在此基础上,系统研究了横观各向同性饱和半空间体在内部集中荷载激励下的动力响应,并给出了问题的瞬态解答.该研究为运用边界元法求解饱和地基动力响应奠定了理论基础.  相似文献   

6.
饱和土中深埋圆柱形衬砌洞室对瞬态平面波的散射   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
基于Biot饱和多孔介质动力学理论,运用Laplace变换和波函数展开法,根据饱和土体与衬砌结构交界面的连续条件和衬砌结构内边界上的应力自由条件,得到饱和土中深埋圆柱形衬砌洞室对瞬态平面P波和SV波散射问题的解答,该解答可以退化成为饱和土中深埋圆柱形空穴或弹性夹塞物的情形,并很容易转换成为对稳态波散射的解.通过与已有的相关问题的解析解答进行对比,验证了该解答的正确性.同时利用Laplace逆变换的数值方法,给出了饱和土和衬砌中应力和位移场在时域内的数值解,通过算例,分析了衬砌厚度、刚度对衬砌内边界处应力集中因子的影响.  相似文献   

7.
流体饱和多孔介质黏弹性动力人工边界   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于Biot流体饱和多孔介质本构方程,采用平面波和远场散射波经验叠加来反映外行波传播,以经验参数反映人工边界外行波动的衰减和多角度透射特性。在人工边界处分别施加反映固相和液相介质传播效应的弹簧及阻尼来模拟人工边界以外的无限域介质对来自有限域的外行波的能量的吸收作用。从而形成一种流体饱和多孔介质的黏弹性动力人工边界。数值算例表明:边界的精度和稳定性高于现有的黏性边界、黏弹性人工边界及一阶透射边界。  相似文献   

8.
横观各向同性饱和土的基本方程组   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
两相饱和多孔介质的基本方程组和计算参数的选取在一定程度上是混乱的.本文利用连续介质力学理论,结合空间平均化方法,根据应力-应变关系、运动学关系、连续性方程及广义Darcy定律,建立了横观各向同性液体饱和多孔介质的基本方程组;通过将该基本方程组与Biot理论的基本方程组进行比较,确定了Biot方程组中的弹性常数Bi与弹性常数cij的关系,并得到了确定Biot参数mi和ri的计算公式——Biot参数与渗透率、孔隙率及黏性系数的关系;最后对几种特殊情形进行了讨论,给出了简化方程组.  相似文献   

9.
饱和土沉积谷场地对平面SV波的散射问题的解析解   总被引:14,自引:8,他引:6       下载免费PDF全文
把波函数展开方法用于饱和多孔介质中波的传播的研究中,给出了不同土层界面条件(透水条件和不透水条件)下具有饱和土沉积层的圆弧形沉积河谷场地对平面SV波散射问题的解析解. 其中沉积谷软土场地用饱和多孔介质的Biot动力学理论模拟,半空间场地用单相介质弹性动力理论模拟. 对于入射角大于临界入射角时,产生的面波的波函数用有限Fourier级数展开,这种方法适用于较大的入射波频率范围,这是现存的数值方法所不能比拟的一大优点. 文中算例分析了入射波频率和入射角对地震地面运动的影响.  相似文献   

10.
用Biot饱和多孔介质动力学理论模拟半球形两相饱和土沉积谷,用单相介质弹性动力学理论模拟周围半空间场地.利用Fourier Bessel 级数展开法,在频域内给出了半空间中半球形饱和土沉积谷场地在平面Rayleigh波入射下三维散射问题的解析解.利用这一解析解计算分析了入射波频率、场地特征(包括孔隙比)对地表位移幅值的影响,并与已有的三维半球形沉积谷场地在单相介质中的散射问题进行了对比分析.  相似文献   

11.
This paper presents an analytical solution for two-dimensional scattering and diffraction of plane P waves by circular-arc alluvial valleys with shallow saturated soil deposits. The solution is based on Biot's dynamic theory for saturated porous media, and derived by employing Fourier–Bessel series expansion technique. In this analysis, soil deposits in the circular-arc valley are modeled as saturated porous media based on Biot's dynamic theory, and the circular-arc valley is assumed to be imbedded in an infinite half-space, filled with elastic single-phase media. Numerical results from this solution show that the amplitudes of displacement at the surface of an alluvial valley are mainly relative to the angle of incidence, the dimensionless frequency of incident P wave, the degree of saturation and porosity of soil deposits, and the stiffness and Poisson's ratio of the solid skeleton of the soil deposits. Furthermore, the proposed solution is compared with the previous solution, in which the soil deposit was modeled as an elastic single-phase solid.  相似文献   

12.
Diffraction of plane SV waves by a cavity in poroelastic half-space   总被引:2,自引:0,他引:2  
This paper presents an indirect boundary integration equation method for diffraction of plane SV waves by a 2-D cavity in a poroelastic half-space.The Green’s functions of compressive and shear wave sources are derived based on Biot’s theory. The scattered waves are constructed using fi ctitious wave sources close to the boundary of the cavity, and their magnitudes are determined by the boundary conditions. Verifi cation of the accuracy is performed by: (1) checking the satisfaction extent of the boundary c...  相似文献   

13.
A well-defined boundary-valued problem of wave scattering and diffraction in elastic half-space should have closed-form analytic solutions. This two-dimensional (2-D) scattering around a semi-circular canyon in elastic half-space subjected to seismic plane and cylindrical waves has long been a challenging boundary-value problem. In all cases, the diffracted waves will consist of both longitudinal (P-) and shear (S-) rotational waves. Together at the half-space surface, these in-plane longitudinal P- and shear SV-waves are not orthogonal over the infinite half-space flat-plane boundary. Thus, to simultaneously satisfy both the zero normal and shear stresses at the flat-plane boundary, some approximation of the geometry and/or wave functions often has to be made, or in some cases, relaxed (disregarded). This paper re-examines this two-dimensional (2-D) boundary-value problem from an applied mathematics points of view and redefines the proper form of the orthogonal cylindrical-wave functions for both the longitudinal P- and shear SV-waves so that they can together simultaneously satisfy the zero-stress boundary conditions at the half-space surface. With the zero-stress boundary conditions satisfied at the half-space surface, the most difficult part of the problem will be solved, and the remaining boundary conditions at the finite-canyon surface are then comparatively less complicated to solve. This is now a closed-form analytic solution of the 2-D boundary-valued problem satisfying the half-space zero-stress boundary conditions exactly.  相似文献   

14.
Based on one type of practical Biot's equation and the dynamic-stiffness matrices of a poroelastic soil layer and half-space, Green's functions were derived for uniformly distributed loads acting on an inclined line in a poroelastic layered site. This analysis overcomes significant problems in wave scattering due to local soil conditions and dynamic soil-structure interaction. The Green's functions can be reduced to the case of an elastic layered site developed by Wolf in 1985. Parametric studies are then carried out through two example problems.  相似文献   

15.
地下夹塞断面形状随机性对平面SH波散射的影响   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
何颖  梁建文  林永星 《地震学报》2014,36(4):584-594
采用波函数展开法及边界离散的方法给出了任意断面形状的地下夹塞对平面SH波散射的半解析解; 利用蒙特卡罗方法随机模拟产生了30组夹塞断面样本, 通过对该样本在平面SH波入射下地表位移幅值的统计分析, 研究了夹塞断面形状随机性对平面SH波散射的影响. 结果表明, 夹塞断面形状随机性对平面SH波的散射具有重要影响. 以圆形夹塞为例, 当断面半径的变异系数为0.1时, 地表位移响应幅值变异系数可达0.71. 随着入射频率的升高, 变异系数逐渐增大; 随着夹塞刚度的降低, 变异系数逐渐增大; 随着夹塞埋深的增加, 变异系数逐渐减小.   相似文献   

16.
This paper presents a semi-analytical method for studying the two-dimensional problem of elastic wave scattering by surface irregularities in a half-space. The new method makes use of the member of a c-completeness family of wave functions to construct the scattering fields, and then applies equal but opposite tractions to those of the foregoing constructed scattering fields on the horizontal surface of the half-space to produce additional scattering fields. These additional scattering fields are a series of Lamb's solutions. Thus the whole scattering field constructed in the series automatically satisfies the Navier equations, the condition of zero traction on the half-space surface, and the radiation boundary conditions at infinity. Using the traction-free conditions along the canyon surface, the coefficients of the series solutions are determined via a least-squares method. For incident P, SV, and Rayleigh waves, the numerical results are presented for the scattering displacements in the vicinity of a semi-circular canyon in the half-space.  相似文献   

17.
巴振宁  梁建文 《地震学报》2014,36(4):571-583
针对层状半空间中沉积谷地对斜入射瑞雷波的三维散射问题, 采用直接刚度法计算自由场波场, 以层状半空间中移动斜线均布荷载动力格林影响函数求解三维散射波场, 建立了求解该问题的间接边界元方法. 通过与已有结果的比较, 验证了该方法的正确性, 并以均匀半空间以及弹性基岩上单一土层场地中沉积谷地为例进行了计算分析. 研究结果表明: 层状半空间与均匀半空间中沉积谷地对瑞雷波的散射存在显著差别; 层状半空间中瑞雷波的振动模态对沉积附近位移幅值有着重要影响; 土层刚度和厚度等参数也对沉积附近位移幅值大小及空间分布有着显著的影响.   相似文献   

18.
半无限空间界面附近SH波对圆形衬砌的散射   总被引:6,自引:2,他引:6  
建立了求解半无限空间中SH波对浅埋圆形衬砌结构的散射与动应力集中问题的解析方法。利用SH波散射的对称性和多极坐标的方法,在复平面上构造出了一个可以预先满足半空间自由表面上应力自由的边界条件的浅埋圆形衬砌对稳态SH波散射的波函数,并构造出衬砌内的散射波函数。然后根据衬砌周围的边界条件,将该问题转化为对一组无穷代数方程组的求解。最后给出了具体算例,并讨论了其数值结果。  相似文献   

19.
弹性层状半空间中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用   总被引:6,自引:3,他引:6  
对Wolf理论进行拓展,使之可解决沉积谷地对波的散射问题,进而利用间接边界元法,求解了弹性层状半空间中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用问题。通过自由场反应分析,求得假想边界上各点的位移和各单元的应力反应。施加虚拟均布荷载,求得位移和应力的格林函数。根据应力和位移连续边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场反应和虚拟分布荷载产生的反应叠加起来,即得到问题的解答。最后,以基岩上单一土层中沉积谷地对入射平面SH波的放大作用为例进行了数值计算分析,结果表明,层状半空间中沉积谷地和均匀半空间中沉积谷地对波的放大作用存在显著差别。文中分析了造成差别的原因,并讨论了覆盖层厚度和刚度对放大作用的影响。  相似文献   

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