关于传递矩阵法分析饱和成层介质响应问题的讨论

摘要：

水平成层土体的地震响应分析(自由场分析)是地震工程领域地震波散射问题的前提基础，由于饱和多孔方程的复杂性，以往的研究大多集中于干土情形，对于饱和土情形的研究相对较少。而实际工程中，地下水位以下，土体孔隙中充满流体，应考虑饱和多孔介质模型。基于Biot多孔介质模型，考虑饱和土中固液相对运动引起的衰减，采用Thomson-Haskell传递矩阵方法得到了饱和成层土体在地震波入射情形时的稳态反应，经傅里叶反变换，可得到时域暂态反应。通过SV波从基岩入射至上覆饱和土层的数值算例，验证了该方法的有效性。发现和初步阐明了计算中出现的两类违背因果律(即响应先于输入)的现象：(1)当SV波入射角度大于导致基岩中反射P波为非均匀波的临界角时，会使得计算结果违背因果律。因此，当入射角超过临界角时，非均匀波的表示尚需进一步完善；(2)由于P2波的衰减，当与稳态波衰减有关的渗透率、土层厚度、入射波频率等参数导致衰减系数超过计算机表示精度时，会出现结果违背因果律现象，并据此得到了满足因果律的参数范围，该范围可作为实际计算时的一个上界。该工作为采用传递矩阵法分析水平饱和土层自由场响应提供了指导依据，且地下水位以上可采用干土模型，水位以下采用饱和土模型，更符合实际情形。

关键词：成层饱和土、自由场响应、传递矩阵法、衰减波、因果律

所属期刊栏目：48

分类号：TU435(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51178222,51378260

在线出版日期：2016-10-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1145-1158