半空间中双相介质界面一侧多个圆形 弹性孔洞对SH波的散射

SH波入射情况下,对半空间双相弹性介质界面一侧多个圆形孔洞动态力学响应的解析解答进行了研究。首先,利用复变函数方法建立SH波作用下含有多个圆形弹性孔洞的双相介质半空间理论模型,通过"镜像"思想和多极坐标技术构造满足控制方程和边界条件的等效波场位移表达式。然后,结合分区思想建立"契合"模型,根据双相介质界面处连续性条件,并利用Green函数和"契合"模型建立第一类Fredholm积分方程组。通过有效截断求解该定解积分方程组,并且给出任意位置的圆形孔洞周边的动应力集中系数表达式。以介质中存在两个圆形弹性孔为例,通过讨论发现弹性常数的变化和其他介质缺陷的存在均会对圆孔周边动应力集中系数的分布有一定程度的影响。     

双相介质半空间中椭圆形夹杂及直线裂纹对SH波的散射

采用Green函数法和保角映射法研究了双相介质半空间中位于界面两侧的浅埋椭圆形夹杂和直线裂纹对SH的散射问题。首先,将研究模型沿垂直界面剖分为两个直角平面进行研究:含有椭圆形夹杂的区域I和含有直线裂纹的区域II。利用保角映射法和镜像叠加原理构造区域I内的散射波场,利用裂纹"切割"技术和Green函数法构造区域II中直线裂纹。其次,利用界面"契合"技术在契合面上施加未知外力系使契合模型满足界面上的应力和位移连续性条件,建立求解附加未知外力系的无穷代数方程组,并通过傅里叶级数展开和有限项截断求解;最后,通过具体算例讨论了入射角度、入射波数和直线裂纹等因数对椭圆形夹杂的动应力集中系数的影响。     

双排弹性桩隔振屏障对平面SH波的多重散射

提出了一种新的求解任意排列、任意半径的弹性桩对平面SH波的多重散射的理论方法,以解决以往假设单重散射的计算方法中不考虑桩列作为整体屏障从而忽略桩间相互干涉关系的不足,并且可用于分析多排弹性桩对平面SH波的散射性状。在数值计算分析中讨论了散射重数,排间距,桩土剪切模量比,桩数等对双排弹性桩屏障隔离效果的影响,从而对实际工程中利用排桩进行振动污染的治理和屏障隔振设计提出了重要的理论依据。     

单排弹性实心桩对SH波的散射求解问题

采用波函数展开法结合格拉夫加法定理分析单排实心弹性桩的SH波散射问题,通过改变单一变量,分析桩土剪切模量之比、桩体个数等因素对排桩隔振的影响效果,得到如下结论：当无量纲频率为低频和中频时,排桩后无量纲位移曲线在无限远处趋于0,随着桩体根数的增加隔振效果逐渐提高;在排桩后0～70a(a为桩径)范围内无量纲位移之比变化幅度较大,且不稳定,隔振效果较差;当桩土剪切模量之比小于500时,在250a～380a范围内减隔振效果较好;当桩土剪切模量之比大于或等于500时,隔振效果并不会随着其增加而大幅增加,即此时可将桩体认为是刚性桩体。当无量纲频率为中频时,在100a～120a范围内隔振效果较好,之后此范围内无量纲位移之比先骤升后逐渐下降,但当无量纲频率上升为高频时,各桩体根数下排桩隔振效果相差不大,且会在距离排桩更近处就已经达到很好的隔振效果。     

SH波作用下浅埋裂纹附近半圆形凸起的地震动

利用Green函数、复变函数及多极坐标法研究了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波的散射问题。首先求解出适合本问题的Green函数,即含有半圆形凸起的弹性半空间内任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移场的解答。然后,从半圆形凸起地形对SH波的散射问题出发,利用本问题的Green函数在基体内构造裂纹。最后给出了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波散射的位移场。通过算例讨论了裂纹对地表位移幅值的影响,结果表明裂纹在一定情况下具有减震作用。     

分层土地基中几何参数对单排混凝土桩隔振效果的影响

为了研究分层土地基（上层为粘土层,下层为砂层）条件下几何参数对单排混凝土桩的隔振效果,该试验通过缩尺比例为1∶15的缩尺模型试验,以激振器作为点振源产生振动波向四周扩散,通过对比单排桩前后两侧振动加速度极值,清晰地展现出了单排桩对振动波的的影响区域,并得到了几何参数的隔振影响作用。在该试验条件下得出结论:相对于其他影响因素,桩长是影响隔振效果的重要参数,当桩长参数由0.28增至0.57时可提高约9％的隔振面积,同时增加桩长和隔振区长度可使隔振区域振幅大幅度减小与有效隔振面积大幅增加,但同时会造成桩前一侧振动增强;对于低频振动,单排桩隔振屏障对中频和高频有更好的隔振作用,该试验条件下隔振效果可相差约3％,且频率越高,穿透性越强,且将在桩后形成一个振动加强区;增加振源距可有效提高隔振效果,但当频率较低时,中远振源的隔振效果相近。     

饱和土中孔列对平面快纵波的隔离效应

在Biot饱和土波动理论的基础上,用单排孔列作为屏障,对全空间饱和土中人射平面快纵波进行了隔离分析.采用波函数展开法,将人射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,利用一组可以求解多散射问题的圆柱坐标系统和界面处位移连续的条件,得到问题的理论解.对影响隔离效果的孔间距和饱和土的渗透性等...     

SH波对浅埋圆柱形弹性夹杂附近多个半圆形凸起的散射

利用复变函数及移动坐标法建立了多个半圆形凸起及附近浅埋弹性夹杂对SH波散射问题的解析方法.求解时将整个求解模型进行分区,区域I为包括多个半圆形凸起在内的多个圆形区域;区域II包括多个半圆形凹陷和1个圆柱形弹性夹杂.然后在两个区域内分别构造满足边界条件的位移解.最后,根据连接面的契合条件,利用移动坐标法将两个区域在公共边界上装配起来,同时考虑弹性夹杂的边界条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组.通过算例,讨论了凸起间距,夹杂埋深等参数对地表位移幅值的影响.     

出平面波作用下地下复杂衬砌结构的地震动研究

采用复变函数、Green函数方法研究了SH波作用下,地下圆形衬砌与多个裂纹复合缺陷的地震动问题。求解关键是构造适合所需的Green函数,即含圆形衬砌的弹性半空间内任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载的位移函数的基本解。再结合裂纹"切割"方法在任意位置上构造多个任意长度的裂纹,求得圆形衬砌和多个裂纹同时存在情况下的位移场与应力场。最后通过算例,进一步探讨不同参数对水平地表地震动的影响规律。     

线源荷载对半圆形凸起圆形夹杂附近浅埋圆孔的动力作用

采用复变函数法和Green函数法研究了在水平界面承受出平面线源荷载时弹性半空间内半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂对浅埋圆孔的动力作用.该问题采用“分区”、“契合”思想求解.首先,将整个求解区域分割成两部分,其一为含半圆形凹陷和圆孔的弹性半空间,其二为圆柱形弹性夹杂;其次,构造满足含半圆形凹陷半空间水平界面应力自由和圆孔边界应力自由的散射波,构造满足圆形夹杂上半表面应力自由下半表面应力连续条件的驻波和散射波;最后,在两个区域的“公共边界”上实施“契合”,满足公共边界处位移和应力的连续性条件,同时满足圆孔边界应力自由的边界条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组,并就具体算例分析讨论了浅埋圆孔边缘动应力集中系数(DSCF)的数值结果.结果表明:圆柱形弹性夹杂的“软”、“硬”对浅埋圆孔孔边动应力集中系数有不同的影响.     

各向异性弹性半空间内圆孔与裂纹对SH波的地震动

采用复变函数法、Green函数法求解了SH波入射下各向异性弹性半空间中圆形孔洞和裂纹的散射问题。基于Green函数法,推导出含圆孔的各向异性弹性半空间内作用出平面线源荷载时的Green函数解。基于裂纹"切割"法,沿着裂纹出现处施加一系列等值反向的应力,使该处的总应力为零,从而构造出了裂纹。则裂纹存在情况下的位移场便可进一步求得,最后通过大量的计算结果,讨论了不同参数对水平地震动的影响规律。     

浅埋圆柱形弹性夹杂附近等腰三角形凸起地形引起的SH波的散射

文章利用“契合”思想,给出了地下弹性夹杂与地面上的等腰三角形凸起地形引起的SH波散射问题的解析解答。利用复平面下坐标移动,通过区域Ⅰ和区域Ⅱ以及区域Ⅱ和区域Ⅲ的“公共边界”位移应力连续条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组并截断有限项进行求解,最后通过具体算例及结果分析得出相应结论。     

SH波入射时多个含孔半圆形凸起附近的多个浅埋圆孔的动应力分析

文中使用"契合"、复变函数法和移动坐标的方法,给出了SH波入射条件下多个含孔半圆形凸起地形附近多个浅埋圆形孔洞动力分析问题的解答.将模型分成两个区域,在区域Ⅰ和区域Ⅱ中分别构造波函数,最后在两个区域的公共边界上实施"契合",即满足两个区域的公共边界上位移、应力的连续条件.通过算例给出了浅埋圆孔动应力与入射波数、入射波角度的变化规律.     

SH波入射时等腰三角形与半圆形凸起地形的地震动

利用复变函数和移动坐标研究了等腰三角形凸起和半圆形凸起地形对SH波的散射.首先将求解区域分为三个部分,区域I为一个带有半圆形弧线的等腰三角形区域,区域II为含有两个半圆形凹陷的弹性半空间,区域III为包括半圆形凸起在内的圆形区域.在区域I中构造满足在腰三角形斜边上应力自由的驻波函数WA,在区域II中分别构造两个半圆形凹陷的散射波WB和WC,且两者均预先满足水平界面上应力为零的边界条件,在区域III构造一个上半部边界应力为零,而其余部分位移、应力任意的驻波函数.将所研究的问题转换成一个求解满足在"公共边界"上位移应力连续的问题.可利用坐标移动方法,通过傅立叶级数展开,建立该问题代数方程组,并采用截断有限项的方法对其进行求解.最后,给出了一个算例.     

SH波入射时多个半圆形沉积谷地附近浅埋圆形孔洞的动力分析

本文采用辅助函数的思想,利用复变函数和多级坐标的方法给出了SH波入射条件下多个半圆形沉积谷地附近浅埋圆形孔洞动力分析问题的解答。将整个求解区域分割成两部分来处理,区域I为多个半圆形沉积谷地,区域II为浅埋圆形孔洞附近带半圆形凹陷的半无限弹性空间。在区域I和II中分别构造位移解,并在二个区域的“公共边界”上实施位移应力的连续条件,建立求解该问题的无穷代数方程组。最后,本文给出了算例和数值结果,并对其进行了讨论。     

SH波在多个浅埋圆形孔洞附近的多个含孔半圆形凸起地形处的散射

为研究地震时局部地形与附近浅埋结构的作用,文中使用"分区"思想,复变函数法和移动坐标的方法,建立多个浅埋圆形孔洞附近的多个含孔半圆形凸起地形对SH波的散射的数学模型,并通过算例给出含孔半圆形凸起地形的地表位移,讨论了浅埋圆孔的深度、含孔半圆形凸起间距及浅埋圆孔间距对地表位移影响。     

弹性地基中波阻板对入射Rayleigh波的远场被动隔振研究

针对被保护结构下埋置波阻板的远场被动隔振问题,采用频域弹性边界元法,推导得到了弹性地基中波阻板对入射Rayleigh波散射的边界元方程,在此基础上对波阻板的远场被动隔振效果进行了计算,并对影响波阻板隔振效果的因素进行了分析。研究结果表明:在地基一定深度设置波阻板能够有效降低波阻板上方及后方区域的地面振动;减小波阻板埋深以及增大波阻板厚度均能获得更好的隔振效果;而增加波阻板的剪切模量是提高波阻板被动隔振效果的最有效措施。     

轨道交通典型隔振屏障隔振效果模型试验研究

为了研究轨道交通中几种典型隔振屏障的隔振效果,本文通过室外模型试验,以振动加速度级作为振动评价标准,对其做出分析并给出相应评价。结果表明:(1)土体振动主要是由中低频振动波引起的;(2)对比分析几种典型连续隔振屏障的隔振效果:空沟>地下连续墙>碎石填充沟>橡胶填充沟;综合考察几种非连续隔振屏障得出:混凝土桩的隔振效果优于隔振井;隔振效果优劣比较为:混凝土实心桩>混凝土空心桩>PVC空井>碎石填充井>橡胶填充井;(3)对于单排混凝土空心桩,空心率越大,隔振效果相对越差;空心桩内部形状的改变对隔振效果影响不大,外部形状的改变对隔振效果有一定程度影响,但效果不显著,且桩体外截面为方形时的隔振效果较圆形差。     

分离式双圆形隧道衬砌对平面SH波的散射

采用波函数展开法,将入射、散射和折射SH波的位移势函数展开成Fourier-Bessel函数的级数形式,根据Graf加法定理,得到了任一局部圆柱坐标系下的波场势函数的表达式.根据隧道衬砌与周围岩体都在界面处应力和位移连续及衬砌内边界完全自由的边界条件,得到了分离式双隧道衬砌对入射平面,SH波的多重散射问题的理论解.通过数值计算分析得出:入射频率、衬砌间距、衬砌与围岩的模量比及衬砌的厚度等是影响衬砌内侧的无量纲位移和动应力集中因子分布的重要因素,为双衬砌或多衬砌的地震评价提供了理论依据.     

SH波在浅埋可移动圆柱形刚性夹杂处的散射与地震动

采用复函数、多极坐标法研究了含有可移动圆柱形刚性夹杂的弹性半空间对SH波的散射问题。构造一个能自动满足含可移动刚性圆柱的弹性半空间自由表面上应力为零的边界条件的散射波,应用可移动圆柱形刚性夹杂的运动条件来确定该散射波。最终则可将求解问题归结为求解一个无穷代数方程组,采用截断有限项的方法对其进行求解。给出了地表位移幅值的数值结果,并讨论了各种参数对它的影响。