Biot动力固结方程简化模型在桩水平动力响应中适用性研究 被引量：9

1

作者 余俊 尚守平 +1 位作者 黄娟 阳军生 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1558-1563,共6页

分析不同Biot动力固结方程简化模型在桩水平振动中的适用性。引入势函数进行解耦,推导了忽略土体及水体竖向连续的土层水平振动响应解析解,结合以前研究,讨论了单相土模型、等效单相土模型与不同渗透系数条件下忽略流体惯性项忽略竖向... 分析不同Biot动力固结方程简化模型在桩水平振动中的适用性。引入势函数进行解耦,推导了忽略土体及水体竖向连续的土层水平振动响应解析解,结合以前研究,讨论了单相土模型、等效单相土模型与不同渗透系数条件下忽略流体惯性项忽略竖向连续模型、考虑流体惯性项忽略竖向连续模型以及考虑流体惯性项考虑竖向连续模型的桩头阻抗频响规律,指出Biot动力固结方程可进行简化的条件。 展开更多

关键词 biot动力固结 饱和土 简化模型 水平振动 适用性

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Biot固结理论中连续性方程形式的讨论 被引量：4

2

作者 张凯 周辉 +2 位作者 冯夏庭 房敬年 张元刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3273-3277,共5页

对于Biot固结方程中的连续性方程形式,不同的研究者存在分歧。在详细分析了Biot推导固结方程的过程后,发现其在推导固结方程时用到的弹性应变能密度函数存在错误。为了得到正确的连续性方程,采用两种思路进行了分析:①通过对土体单元变... 对于Biot固结方程中的连续性方程形式,不同的研究者存在分歧。在详细分析了Biot推导固结方程的过程后,发现其在推导固结方程时用到的弹性应变能密度函数存在错误。为了得到正确的连续性方程,采用两种思路进行了分析:①通过对土体单元变形的分析,得到了考虑土体颗粒和流体可压缩性的连续性方程;②按照Biot推导固结方程的思路,通过修正推导过程中用到的弹性应变能密度函数得到了连续性方程。上述两种思路得到的连续性方程是等价的,同时将上述连续性方程和其他研究者通过质量守恒得到的连续方程进行了对比,结果是一致的,从而确定了连续性方程的正确形式,并澄清了目前在Biot固结方程中的连续性方程上存在的分歧,所得结论可为固结方程的解析或数值计算提供依据。 展开更多

关键词 biot固结方程 连续性方程 应变能密度 变质量系统

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ANSYS软件在Biot固结方程求解中的应用 被引量：5

3

作者 高子坤 施建勇 顾士坦 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2006年第3期59-61,共3页

根据ANSYS软件中所使用的热传导方程与Biot固结方程的相似性,应用ANSYS软件的热传导模块求解Biot固结方程,为Biot固结方程的求解与分析提供一种简单、快速和准确的方法。通过与其他方法计算结果进行比较,验证了该方法的简单性与有效性,... 根据ANSYS软件中所使用的热传导方程与Biot固结方程的相似性,应用ANSYS软件的热传导模块求解Biot固结方程,为Biot固结方程的求解与分析提供一种简单、快速和准确的方法。通过与其他方法计算结果进行比较,验证了该方法的简单性与有效性,也为大型通用软件在岩土工程其他方向的应用提供一种思路。 展开更多

关键词 ANSYS软件 岩土工程 biot固结方程

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基于Biot固结方程研究地下水位对隧道防水型衬砌的内力影响 被引量：3

4

作者 王志杰 王宁 何晟亚 《铁道标准设计》 北大核心 2015年第10期139-143,共5页

地下水位是影响隧道防水型衬砌力学行为的一个重要因素。为了研究地下水位变化对防水型衬砌的影响,基于Biot固结方程考虑17种不同地下水位的工况。利用FLAC3D有限差分法数值模拟,采用均匀连续各向同性渗流模型,得到不同工况下隧道衬砌... 地下水位是影响隧道防水型衬砌力学行为的一个重要因素。为了研究地下水位变化对防水型衬砌的影响,基于Biot固结方程考虑17种不同地下水位的工况。利用FLAC3D有限差分法数值模拟,采用均匀连续各向同性渗流模型,得到不同工况下隧道衬砌结构的内力。通过分析衬砌在不同水位下产生的内力,总结地下水位变化对隧道防水型衬砌受力的影响规律。计算结果表明:地下水位在大于隧道半径3倍以上的范围,拱顶、拱肩与拱墙的轴力不随地下水位变化;在地下水位变化的时候,拱顶为最不利位置,拱墙为安全位置。 展开更多

关键词 地下水位 圆形隧道 防水型衬砌 biot固结方程

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二维Biot固结方程的自然单元法求解 被引量：1

5

作者 褚衍标 王建华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1880-1883,1887,共5页

为了使自然单元法能够应用于土体等多孔介质的流固耦合计算,通过结合Biot固结理论及自然单元法自身特点,利用经典变分原理推导了固结微分方程的离散形式,并针对二维问题编制了相应的计算程序.算例结果表明,自然单元法的结果与解析解吻... 为了使自然单元法能够应用于土体等多孔介质的流固耦合计算,通过结合Biot固结理论及自然单元法自身特点,利用经典变分原理推导了固结微分方程的离散形式,并针对二维问题编制了相应的计算程序.算例结果表明,自然单元法的结果与解析解吻合良好,其精度高于有限单元法.从而验证了自然单元法在固结分析中的正确性,拓展了自然单元法的适用范围. 展开更多

关键词 自然单元法 biot固结方程 自然相邻插值 经典变分原理

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用状态方程直接积分法求解饱和土Biot固结方程

6

作者 梅甫良 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期254-256,共3页

试采用状态方程直接积分法求解饱和土Biot固结问题,首次得到以位移未知量表示的状态方程、位移和孔隙流体压力的计算公式。算例结果表明,本方法的计算效率较高,同时精确可靠。

关键词 状态方程 biot固结 直接积分法.

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饱和地基二维动力Biot固结分析 被引量：7

7

作者 祝波恩 蔡袁强 凌道盛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期248-253,共6页

根据Biot平面动力固结方程,运用积分变换的方法,建立了周期荷载作用下单层地基的二维Biot动力固结的函数表达式。根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用周期荷载时地基内任意点应力(包括孔压)、位移(包括流体流量)的一... 根据Biot平面动力固结方程,运用积分变换的方法,建立了周期荷载作用下单层地基的二维Biot动力固结的函数表达式。根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用周期荷载时地基内任意点应力(包括孔压)、位移(包括流体流量)的一般积分形式解。根据算例,研究了在周期荷载作用下,地基中的超静孔隙水压力、位移的幅值随动力渗透系数变化的一般规律。 展开更多

关键词 饱和地基 动力biot固结 积分变换 动力渗透系数 孔隙水压力 荷载

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Biot固结理论在单桩负摩擦研究中的应用 被引量：28

8

作者 王建华 陆建飞 沈为平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期590-593,共4页

利用Biot固结理论和积分方程方法研究了桩在表面圆形载荷作用下的负摩擦问题。首先应用积分变换方法得出了半空间内部以及表面作用圆形载荷时的基本解 ,基于基本解得出了单桩在圆形分布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程。... 利用Biot固结理论和积分方程方法研究了桩在表面圆形载荷作用下的负摩擦问题。首先应用积分变换方法得出了半空间内部以及表面作用圆形载荷时的基本解 ,基于基本解得出了单桩在圆形分布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程。运用Laplace变换对上述积分方程进行简化 ,求解上述积分方程并进行相应的数值逆变换即可得单桩在表面载荷作用下桩的变形、轴力以及桩侧摩阻力随时间的变化情况。 展开更多

关键词 负摩擦 biot固结 桩 积分方程 积分变换

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考虑固结群桩竖向应力相互作用的积分方程分析方法 被引量：4

9

作者 梁发云 宋著 郭蔚东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期847-854,共8页

采用Biot固结方程,分别以等长和不等长两桩为分析对象,将受竖向荷载作用的桩土体系分解成半空间饱和扩展土和虚拟桩,基于竖向应变协调关系建立桩土相互作用的第二类Fredholm积分方程,求解出不同固结状态时的桩身轴力分布。在等长两桩中... 采用Biot固结方程,分别以等长和不等长两桩为分析对象,将受竖向荷载作用的桩土体系分解成半空间饱和扩展土和虚拟桩,基于竖向应变协调关系建立桩土相互作用的第二类Fredholm积分方程,求解出不同固结状态时的桩身轴力分布。在等长两桩中,由于邻近桩的存在,桩身附加轴力主要分布于桩身20%~80%深度处,其影响程度随着桩间距的增加而减弱。进一步将等长两桩分析扩展至群桩研究中,分析表明:群桩效应引起了桩顶荷载的不均匀分布;土体固结对桩身内力分布也有一定的影响,固结后角桩承担的荷载有所下降。桩长不等时,长短桩之间的相互作用效应并不一致,表现为两桩桩顶承受相同荷载时长桩沿桩身附加轴力增加较短桩明显。最后,将不等长桩相互作用系数应用于群桩的优化分析中,在保证总桩长和桩基沉降基本相当的情况下,通过调整不同位置的桩长使得各桩受力趋于合理。 展开更多

关键词 积分方程 不等长桩 群桩效应 biot固结 桩身附加轴力

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饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法 被引量：1

10

作者 李亮 高超 吴利华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期27-34,共8页

针对u-p形式的饱和两相介质波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法。针对标准算例,对该方法的计算精度进行了校核。开展了该方法相关... 针对u-p形式的饱和两相介质波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了饱和两相介质动力固结问题时域求解的精细时程积分方法。针对标准算例,对该方法的计算精度进行了校核。开展了该方法相关算法特性的研究,对采用不同数值积分方法计算非齐次波动方程特解项计算精度的差异进行了对比研究,并对采用不同积分点数目的高斯积分法计算特解项条件下计算精度的差异进行了对比研究。研究结果表明,(1)该方法具有良好的计算精度。(2)计算非齐次波动方程特解项的数值积分方法中,梯形积分法的计算精度最差,高斯积分法、辛普生积分法和科茨积分法都具有较好的计算精度。(3)增加高斯积分点数目对于提高计算精度的作用并不显著。 展开更多

关键词 饱和两相介质 动力固结 u-p波动方程 精细时程积分 向后差分

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横观各向同性层状饱和地基的轴对称二维Biot固结分析 被引量：2

11

作者 陈胜立 贺海洪 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期760-763,768,共5页

从Biot基本固结方程出发,引入状态变量,构造了一组描述土体固结的等价状态变量微分方程.该方程组可利用Hankel-Laplace联合积分变换的方法进行求解,由此获得饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解.通过一个数值算... 从Biot基本固结方程出发,引入状态变量,构造了一组描述土体固结的等价状态变量微分方程.该方程组可利用Hankel-Laplace联合积分变换的方法进行求解,由此获得饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解.通过一个数值算例分析了横观各向同性层状饱和地基受荷载作用的固结性状.结果表明,固结速率随地基厚度的增加而减小,在无量纲地基厚度h>10时,其对地基固结特性的影响可略去. 展开更多

关键词 土动力学 饱和土 biot固结 横观各向同性层状地基 Hankel—Laplace联合积分变换

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固结、渗流和沉积控制方程研究

12

作者 刘广胜 赵维炳 朱国忠 《水利水运科学研究》 CSCD 1999年第2期207-212,共6页

本文从两相流体动力学的守恒方程出发，考虑固相、液相的相对运动，推导了可以考虑场的不均匀性和流体压缩性的统一形式的控制方程，并对方程所基于的物理概念和相互联系进行了必要的分析。通过对方程适当形式的表达，可导出用于大、小... 本文从两相流体动力学的守恒方程出发，考虑固相、液相的相对运动，推导了可以考虑场的不均匀性和流体压缩性的统一形式的控制方程，并对方程所基于的物理概念和相互联系进行了必要的分析。通过对方程适当形式的表达，可导出用于大、小变形固结、渗流和沉积的简化方程，显示了在不同领域的三个理论存在一定的统一性。方程推导过程并未对本构关系加以限制，适用范围较广。依据实际问题的要求，作了不同形式的简化。 展开更多

关键词 固结 渗流 沉积 两相流 流体动力学 控制方程

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动力固结问题的弱形式求积元分析

13

作者 王东 袁帅 +2 位作者 张森豪 司晓东 周容名 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第2期222-226,共5页

弱形式求积元法是一种新型的高阶方法,已经在岩土及结构分析中取得了成功的应用,本文对该方法进行进一步的发展和完善,将其应用于饱和土动力固结分析.首先基于Biot饱和土波动理论框架,以孔隙水压力和土体骨架位移为基本控制变量,建立饱... 弱形式求积元法是一种新型的高阶方法,已经在岩土及结构分析中取得了成功的应用,本文对该方法进行进一步的发展和完善,将其应用于饱和土动力固结分析.首先基于Biot饱和土波动理论框架,以孔隙水压力和土体骨架位移为基本控制变量,建立饱和土波动问题控制方程弱形式描述,然后应用Lobatto积分和微分求积法进行数值积分和数值微分并采用Newmark方法进行时域逐步积分,建立饱和土波动问题求积元法求解列式.通过数值算例验证了本文方法的正确性,显示了方法的计算效率. 展开更多

关键词 弱形式求积元法 饱和土 biot动力固结理论

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可液化场地地震反应完全耦合动力分析及其验证 被引量：3

14

作者 徐令宇 王国新 +1 位作者 蔡飞 鵜飼惠三 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第6期136-144,共9页

目前完全耦合的动力分析方法在液化场地地震响应分析上应用较少,本文利用完全耦合的动力分析方法,模拟了0.15 g和0.5 g加速度输入下的自由液化场地振动台试验以及实际液化场地的地震动变化情况。利用修正的Pastor-Zienkiewicz Mark-III... 目前完全耦合的动力分析方法在液化场地地震响应分析上应用较少,本文利用完全耦合的动力分析方法,模拟了0.15 g和0.5 g加速度输入下的自由液化场地振动台试验以及实际液化场地的地震动变化情况。利用修正的Pastor-Zienkiewicz Mark-III模型来模拟砂土在地震荷载作用下的液化特性,并详细叙述了该模型参数的选取过程。分析结果表明:该方法能够较好模拟液化场地地表加速度和孔压比时程的变化规律,模拟出的地表加速度反应谱在整个频域内与实测的地表加速度反应谱呈现相同的变化规律。同时,也说明了本文选用模型参数方法的合理性。 展开更多

关键词 砂土液化 biot动力固结方程 有限元 广义塑性模型

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随机波浪作用下海床动力响应及液化的理论分析 被引量：15

15

作者 王忠涛 栾茂田 +1 位作者 Jeng Dong-Sheng 刘占阁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期2051-2056,2076,共7页

运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析... 运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析,详细讨论了考虑波浪荷载的随机特性对于求解海床动力响应及液化深度的影响程度。结果表明,根据随机波浪理论计算得到的海床中的超孔隙水压力、水平有效应力、竖向有效应力、剪应力表现出较强的不规则性,其幅值沿着海床深度方向的变化趋势与根据线性规则波浪理论计算得到结果的变化趋势基本相同,但在同数量级上更大,同时计算得到的海床最大液化深度明显大于根据线性规则波浪理论计算得到的结果。因此,在海洋地基设计和自由场地安全评估时应该合理地考虑波浪荷载的随机特性。 展开更多

关键词 海床 动力响应 随机波浪 biot动力固结理论

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地下热-水动力-力学耦合过程数值模拟:以CO_2地质储存为例 被引量：12

16

作者 雷宏武 金光荣 +3 位作者 石岩 李佳琦 王福刚 许天福 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2415-2425,共11页

在地下流动系统问题的研究中,热-水动力-力学(THM)耦合过程是研究的热点问题。在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH2的框架内,基于Biot固结理论和摩尔-库仑破坏判定准则,建立了THM耦合模型;采用积分有限差和有限元联合的空间离散方法,开... 在地下流动系统问题的研究中,热-水动力-力学(THM)耦合过程是研究的热点问题。在地下多相非等温数值模拟软件TOUGH2的框架内,基于Biot固结理论和摩尔-库仑破坏判定准则,建立了THM耦合模型;采用积分有限差和有限元联合的空间离散方法,开发了THM模拟器TOUGH2Biot。该模拟器中热和水动力过程是全耦合,力学过程是部分耦合。通过与解析解的对比,验证了其正确性。基于鄂尔多斯盆地CCS示范工程,采用TOUGH2Biot研究了CO2注入地层后的THM响应。结果显示CO2的注入引起流体压力急剧增加,地层有效应力减小,地表隆起,隆起大小在几十个厘米,同时孔渗增加,利于CO2注入引起的压力上升向外消散。CO2注入最有可能导致剪切破坏的位置位于最大速率注入点上部盖层,其次为靠近地表的位置。 展开更多

关键词 热-水动力-力学耦合过程 biot固结理论 CO2地质储存 数值模拟

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爆炸荷载作用下饱和土中隧道的瞬态动力响应 被引量：29

17

作者 蔡袁强 陈成振 孙宏磊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期361-367,共7页

用解析方法研究了爆炸荷载作用下饱和土中圆形隧道的动力响应问题。模型假定饱和土体中的圆形隧道中心处发生爆炸,爆炸荷载采用简化形式,衬砌运动方程基于Flügge壳体理论,饱和土采用Biot波动方程,通过引入两个势函数,在Laplace变... 用解析方法研究了爆炸荷载作用下饱和土中圆形隧道的动力响应问题。模型假定饱和土体中的圆形隧道中心处发生爆炸,爆炸荷载采用简化形式,衬砌运动方程基于Flügge壳体理论,饱和土采用Biot波动方程,通过引入两个势函数,在Laplace变换域中推导了爆炸荷载作用下圆形隧道位移和应力响应的表达式。利用Laplace数值逆变换得到爆炸荷载作用下衬砌与土体的时域计算结果,分析了排水条件对位移、应力变化的影响,并讨论了饱和土参数、衬砌和土的相对刚度的影响。数值结果表明,爆炸荷载作用下,不排水条件下应力和位移的响应幅值比排水条件下有所增大;饱和土参数b*对土体应力的幅值有明显的影响;衬砌与土的相对刚度越大,土体位移和应力响应的幅值越小,衰减的速度也越快。 展开更多

关键词 爆炸荷载 圆形隧道 Flügge壳体理论 biot波动方程 动力响应

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水泥搅拌桩加固坝基动力响应分析 被引量：5

18

作者 潘晓东 徐长节 蔡袁强 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期359-363,共5页

以 Biot固结方程为基础 ,采用有效应力法对水泥搅拌桩复合地基及细砂土层进行动力响应及液化分析。该法考虑了阻尼等因素的影响 ,将应力、位移及孔压等量耦合于 Biot固结方程之中 ,从而可以计算地震期间的孔隙水压力、速度、正应力及剪... 以 Biot固结方程为基础 ,采用有效应力法对水泥搅拌桩复合地基及细砂土层进行动力响应及液化分析。该法考虑了阻尼等因素的影响 ,将应力、位移及孔压等量耦合于 Biot固结方程之中 ,从而可以计算地震期间的孔隙水压力、速度、正应力及剪应力的发展全过程 ,并探讨了上覆荷载、水泥搅拌桩桩长、置换率等因素对场地动力响应及液化的影响 ,对地基抗震设计及研究具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 坝基 抗震技术 动力响应 水泥搅拌桩 biot固结方程

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考虑耦合质量影响的饱和多孔介质动力响应分析的显式有限元法 被引量：5

19

作者 赵成刚 闫华林 +1 位作者 李伟华 李亮 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期555-561,共7页

根据B iot饱和多孔介质动力方程,采用解耦技术,提出了考虑耦合质量aρ影响的饱和多孔介质中动力响应分析的显式有限元法。文中建立并推导了显式有限元的公式,编制了相应的计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解进行了对比,两者符... 根据B iot饱和多孔介质动力方程,采用解耦技术,提出了考虑耦合质量aρ影响的饱和多孔介质中动力响应分析的显式有限元法。文中建立并推导了显式有限元的公式,编制了相应的计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解进行了对比,两者符合很好,表明本文方法是处理饱和多孔介质动力问题的一种有效方法。文中还分析了耦合质量aρ对固相和液相动位移的影响。 展开更多

关键词 流体饱和两相多孔介质 显式有限元法 biot动力方程 耦合质量ρa

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横观各向同性饱和地基的三维动力响应 被引量：12

20

作者 王小岗 黄义 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第11期1278-1286,共9页

首先引入位移函数,将直角坐标系下横观各向同性饱和土Biot波动方程转化为2个解耦的六阶和二阶控制方程;然后基于双重Fourier变换,求解了Biot波动方程,得到以土骨架位移和孔隙水压力为基本未知量的积分形式的一般解,并用一般解给出了饱... 首先引入位移函数,将直角坐标系下横观各向同性饱和土Biot波动方程转化为2个解耦的六阶和二阶控制方程;然后基于双重Fourier变换,求解了Biot波动方程,得到以土骨架位移和孔隙水压力为基本未知量的积分形式的一般解,并用一般解给出了饱和土总应力分量的表达式.在此基础上系统研究了横观各向同性饱和半空间体的稳态动力响应问题,考虑表面排水和不排水两种情况,得到了半空间体在任意分布的表面谐振荷载作用下,表面位移的稳态动力响应,文末给出了算例. 展开更多

关键词 横观各向同性饱和土 biot波动方程 动力响应 双重Fourier变换

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