受預(yù)應(yīng)力雙重孔隙介質(zhì)層動力問題的研究.pdf

1、雙重孔隙介質(zhì)理論一直是研究土動力學(xué)，地球物理學(xué)的主要手段之一。通過對地表平面波的研究有助于預(yù)測地表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的自然資源；也可以用來對地震進行分析，為降低地震造成的危害提供理論依據(jù)。通過對土層在激勵下響應(yīng)情況的研究，有助于解決地表沉降和對周邊建筑物的振動破壞等問題。由于外部載荷的存在，溫度的變化，重力場的影響，會導(dǎo)致土層和地殼中有預(yù)應(yīng)力的存在，故研究雙重孔隙介質(zhì)動力問題時需考慮初應(yīng)力的影響。
　　迄今為止，盡管已

2、有大量學(xué)者對單相介質(zhì)和單一孔隙介質(zhì)中的動力學(xué)問題做了許多卓有成效的研究工作，但雙重孔隙介質(zhì)中的相應(yīng)問題還少見有研究，有必要進一步的探討，尤其是受初應(yīng)力雙重孔隙介質(zhì)中表面波的傳播和動力響應(yīng)問題。本文根據(jù)Berryman等基于拓展的Biot理論建立的雙重孔隙介質(zhì)模型，研究了覆蓋于不均勻彈性半空間上的流體飽和雙重孔隙介質(zhì)層中Love波的傳播，與平面應(yīng)變條件下下臥垂向不均勻基巖的有限厚度雙重孔隙地基在簡諧線載荷作用下的動力響應(yīng)問題?？紤]有限厚度

3、的流體飽和雙重孔隙地基和半無限不均勻基巖都含有初應(yīng)力。對于Love波問題，本文推導(dǎo)出Love波的頻散方程以及Love波速的上下界限，討論了孔隙率、不均勻性、各向異性和預(yù)應(yīng)力等參數(shù)對Love波傳播速度的影響。對于動力響應(yīng)問題，本文通過引入勢函數(shù)和運用Helmholtz原理,并利用Fourier變換求解本問題的控制微分方程，得到變換域內(nèi)應(yīng)力、位移和孔隙水壓力的一般解。再結(jié)合邊界條件，利用Fourier逆變換可以得到相應(yīng)的數(shù)值計算結(jié)果。

4、>　　本文的計算結(jié)果表明，孔隙介質(zhì)層基質(zhì)孔隙的孔隙率、裂隙孔隙率及基質(zhì)孔隙的孔隙率占總孔隙率的比重越大，Love波的波速越大；隨著不均勻程度的提高及各向異性系數(shù)的增大，Love波的波速增大。無論是在雙重孔隙介質(zhì)層中還是彈性半空間中，預(yù)拉應(yīng)力會使Love波的波速提高，而預(yù)壓應(yīng)力會降低Love波的波速。在簡諧激勵下，豎向位移會隨載荷頻率，有限層基質(zhì)孔隙，半平面阻尼因子和不均勻系數(shù)的增大而單調(diào)遞減。雙重孔隙介質(zhì)層和半空間所受初應(yīng)力對動力響應(yīng)下