饱和多孔介质中球形空腔的动力响应

以修正的Biot饱和多孔介质理论为基础,应用势函数和Fourier变换,求解了饱和多孔介质的球对称动力问题,并在此基础上,分析了饱和多孔介质中球形空腔的动力响应.     

非轴对称荷载下考虑流体流速的饱和土稳态动力响应

由于饱和土中流固耦合，饱和土的动力问题不但要考虑土骨架的运动，而且还要考虑流体的运动．对此，不忽略流体相对于土骨架运动的惯性项，应用Hankel积分变换方法，对Biot波动方程逐次解耦后直接求解得通解；根据通解和半空间内部或表面作用水平力时的边界条件和作用面上的连续条件，求得边值问题的解；对边值问题的解进行相应的Hankel逆变换，就可求得应力、应变、位移、孔压等．最后给出了Hankel逆变换的数值方法．     

地震动作用下两相介质饱和土中桩基动力阻抗分析方法

依据外力作用下两相饱和地介质动力响应的基本角及饱和土与结构动力相互作用影响涵数,利用梁单元模拟桩,应用边界元方法建立了地震动作用下,两相介质饱和土中桩基动力阻抗函数分析模型,为地震动作用下饱和土与基础结构动力相互作用研究提供了一种新的分析途径。     

饱和土与结构动力相互作用分析

为了确定饱和土与结构动力相互作用问题的影响函数, 用FOURIER展开和HANKEL积分变换分析和求解外力作用下三维非轴对称饱和土动力响应方程 ,得到以饱和土土骨架位移和孔隙水压力为基本未知量的动力响应基本解.基本解可直接用于确定饱和土与结构动力相互作用问题中的影响函数.     

三维非轴对称饱和土动力刚度矩阵

基于三维非轴对称饱和弹性土层动力响应分析的基本解,推导出有限厚饱和土层和饱和半空间精确动力刚度矩阵,再由层间内界面连续条件建立三维非轴对称分层饱和土体总刚方程。该方法不要求对土体自然层(有限厚度)作薄层离散,也可方便处理层内荷载的影响;总刚方程可直接用于计算边界元法中边界积分方程要求的影响函数(GREEN函数)。     

水平激振下饱和土中楔形桩动力阻抗分析

基于Biot饱和多孔介质理论,将桩体简化为Euler梁,建立水平稳态激振下楔形桩-土耦合振动模型.首先通过引入势函数,求解平面应变条件下桩周土振动控制方程,并利用分离变量法和算子分解法求得各桩段土反力.再结合桩土耦合及位移连续条件,求解得到楔形桩桩顶阻抗解析解.通过算例分析,研究了楔角、长径比以及土体渗透性等因素对楔形桩桩顶阻抗的影响.结果表明：1）在低频范围内,楔形桩阻抗会随楔角增大而减小;2）桩底尺寸一致时,桩顶水平阻抗、摇摆阻抗随长径比的增大而增大;3）对于桩长相同、楔角不同的等体积楔形桩,在低频阶段水平动刚度随楔角增大而减小,而高频阶段则相反;4）土中液相的存在对桩顶动力阻抗有显著影响,忽略土中液相作用会低估桩顶动力阻抗;5）表层软土会降低楔形桩桩底动阻抗.     

轴对称爆炸载荷作用下深埋圆形隧洞的准饱和土动力响应

考虑准饱和土与隧洞弹性衬砌的非完整连接, 基于Biot模型和弹性理论, 研究了深埋圆形隧洞的准饱和弹性土在轴对称爆炸载荷作用下的动力响应. 通过引入势函数和Laplace变换, 得到准饱和弹性土-弹性衬砌耦合系统在Laplace变换空间中动力响应的解析解; 借助Laplace逆变换的数值Crump法, 得到了耦合系统的时程响应; 分析了不同隧洞模型下准饱和土的动力响应. 结果表明: 准饱和土-壳体衬砌系统模型的土体响应最小, 而无隧洞衬砌准饱和土模型的土体响应最大; 饱和度对土体位移和应力影响较小, 但对孔隙水压力有较为显著的影响; 且随着接触面刚度的增大, 准饱和土体的径向位移和环向应力幅值均增大.     

突加集中荷载作用下饱和土-深埋圆形隧道衬砌系统的非轴对称动力响应

考虑饱和土与深埋圆形衬砌的相互作用, 研究了突加集中荷载作用下饱和土-衬砌系统的非轴对称动力响应. 基于Biot理论和弹性理论, 采用Laplace变换和Fourier级数, 考虑衬砌边界条件以及衬砌与饱和土交界面处的连续性条件, 在Laplace变换域内求得突加集中荷载作用下饱和土-弹性衬砌耦合系统的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式. 利用Laplace逆变换Crump数值反演方法得到饱和土-衬砌系统动力响应的数值解, 并分析了土体和衬砌系统的力学、几何等参数对系统动力响应的影响. 结果表明: 5倍隧道衬砌半径以外处土体的动力响应远小于隧道附近土体的动力响应; 衬砌刚度和厚度对土体位移和应力影响显著, 但对孔隙水压力影响较小; 孔隙水的可压缩性对土体位移的幅值影响不大, 但对应力幅值的影响较为显著.     

移动荷载下各向同性饱和土动力响应积分变换

采用移动坐标,利用BOIT方程,研究移动荷载下各向同性饱和土体的动力响应。根据BOIT理论和各向土体的应力应变关系,通过Fourier变换求解各向同性饱和土体的动力基本方程,从而得出3个方向的位移表达式。算例表明本方法正确。     

孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响

用流体饱和多孔介质材料描述土体,用间接边界元法分析饱和土中桩基动力阻抗,探讨饱和土中孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响。结果表明,孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗有一定的影响,在地基土与基础结构动力相互作用研究应考虑地基土中孔隙流体的影响。     

混凝土材料动态球形空腔膨胀的数值模拟

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压力与边界膨胀速度的函数关系.进一步分析表明膨胀压力阈值与混凝土强度呈线性关系.混凝土中空腔边界到弹性波阵面之间的径向应力场分布与理论计算相符,证实了数值模拟的可靠性,揭示了空腔膨胀的物理过程.     

饱和砂土动力液化研究进展

饱和砂土在动载（如地震荷载、爆炸荷载、振动荷载等）作用下液化问题是防灾减灾领域中重要的研究内容。结合目前国内外饱和砂土在动荷载作用下研究的最新进展，着重对在动荷载作用下饱和砂土液化问题的理论模型研究、试验验证研究和数值模拟分析研究作了较详细的评述，并对今后液化研究提出了建议。     

饱和土壤动力渗流的非线性分析

在给出饱和二相土壤介质的动力有限元分析基本方程的基础上，论述了考虑土壤弹塑性效应分析的一般方法，并以此为基础编制了土壤与结构相互作用动力分析程序ＤＩＡＳＳ．文中给出数值算例。本文的工作为对二相饱和土壤介质更深入的研究打下了基础。     

饱和重塑黄土动力反应的数值模拟

将具有粉质黏性的马兰黄土重塑后制成饱和试样,进行了一系列的固结不排水动三轴剪切试验,得到不同动应力幅值下的应力应变曲线.以双曲线型骨干曲线为基础,以动态骨干曲线假设为条件,推导了复杂动荷载下用轴向动应力应变表示的卸载、再加载曲线方程.从应力应变曲线和能量消耗两方面对固结不排水动三轴试验进行了数值模拟分析,并与试验结果进行比较,结果表明:当动应力幅值与固结围压之比在一定范围内时,两者的阻尼比接近;当动应力幅值较大时,两者的卸载曲线较为一致.提出的数值方法能较好地模拟重塑饱和马兰黄土的固结不排水动力反应,可为马兰黄土地区的土动力反应分析提供参考.     

饱和软土中挤土磨擦桩时效的应用

对饱和软土中挤上摩擦桩承载力时效的机理及其时效的应用进行了论述     

上海软土的动力计算模型

将上海饱和软土视为由固相和液相组成的两相饱和多孔介质,根据共振柱试验,动三轴试验,提出一种能够全面考虑应力、应变、振动孔隙水压力,震陷的上海饱和软土等效线性化动力计算模型,并进行了较为详细的参数研究,然后将其与Ｂｉｏｔ动力固结方程相结合,建立了土体有效应力动力计算方法,最后应用该方法对上海土层进行了地震反应分析,并得到一些有益的结论。     

基于改进壳-柱模型的盾构隧道饱和地基动应力解

针对现有壳-柱模型无法考虑盾构隧道壁后注浆层的问题,分别采用无限长的双层圆柱壳模拟盾构隧道衬砌和壁后注浆层,中空圆土柱模拟饱和地基,基于Flügge圆柱壳理论和Biot波动理论,结合边界条件,求解隧道内作用固定简谐荷载时饱和地基中的动应力,并分析其分布规律及注浆层对土体动应力的影响.结果表明:隧道注浆层底部土体径向正应力τrr和孔压Pf幅值随着与荷载的轴向距离增大而减小,剪应力τrz随距离增加先增大后减小,至3 D(隧道直径)时地基动应力接近于0;土体的渗透性越差,径向正应力和孔压幅值越大,但当土体渗透系数k小于10-5 m·s-1时,渗透系数的进一步减小对地基动应力幅值的影响不大;隧道壁后注浆层能减小土体径向正应力和孔压(约5%~8%);注浆层下方同一点土体径向正应力和孔压幅值均随着注浆层厚度增加而线性减小;而注浆层的弹性模量在一定范围内(50~650MPa)变化时对其几乎无影响.     

饱和土动力响应中考虑水文地质性质的空间变异性

研究了土的动力响应，其中考虑了水文地质性质中孔隙率、渗透系数以及孔隙水体积模量等参数的空间变异性．对膨胀波（P波）在土中的数值研究是研究焦点．这些参数的变异性将通过Freeze提出的多变量概率密度函数来建立模型，通过M0nte-Carlo技术对土的动力特性进行研究．用数值方法说明水文地质性质的空间变异性对土的动力特性的影响．结果发现，由于散射及固有频率明显降低（它表明土实际上已软化）而引起的衰减中，孔隙率和孔隙水的体积模量的空间变异性将产生很重要的影响．     

基于动力相互作用因子的饱和土中群管桩的纵向振动研究

利用动力Winkler弹簧-阻尼器,模拟桩周饱和土和桩芯饱和土与管桩的动力相互作用.在忽略饱和土径向位移和环向位移的情况下,将桩周饱和土视为由无穷多带一圆孔的薄土层组成,而桩芯饱和土视为由无穷多有界的圆形薄土层组成,运用数学物理手段求得了动力Winkler弹簧-阻尼器模型的刚度系数和阻尼系数.运用初始参数法和传递矩阵法,求得了饱和土中主动管桩和被动管桩的纵向位移,得到了饱和土中管桩-管桩纵向动力相互作用因子.基于管桩-管桩纵向动力相互作用因子和群桩叠加原理,得到了饱和土中群管桩的纵向动力阻抗.数值分析表明:桩间距越大,群管桩纵向动力阻抗随频率变化曲线波动越厉害;管桩内半径和管桩长径比越大,管桩纵向动力阻抗随频率变化曲线幅值越大,而桩土模量比越大则越小;桩间距对群管桩动刚度的影响最大,其次是管桩长径比,最小的是桩土模量比.