非飽和土自由場地地震地面運(yùn)動的解析分析.pdf

1、我國位于世界兩大地震活動帶之間，據(jù)史料記載，幾乎各省都曾發(fā)生過破壞性地震。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，更多大型建設(shè)項目開始不斷出現(xiàn)。為保證這些建設(shè)項目在地震作用下的安全性，必須研究自由場地地震響應(yīng)問題。目前對于自由場地運(yùn)動的研究大多是將場地簡化為單相或兩相飽和狀態(tài)下進(jìn)行研究，而實際上我們自然環(huán)境中的介質(zhì)大多數(shù)是處于非飽和狀態(tài)的，即介質(zhì)孔隙中存在氣體。因此對含有三相非飽和孔隙介質(zhì)的自由場地地震地面運(yùn)動的解析分析顯得尤為重要，目前，對非飽和

2、土自由場地中波動問題的研究還不夠成熟，關(guān)于非飽和彈性孔隙介質(zhì)場地的波動問題的相關(guān)研究亟待展開。
　　本文首先介紹了線彈性變形條件下的三相非飽和孔隙介質(zhì)波動方程，通過對波動方程中的矢量進(jìn)行Helmholtz分解，采用Fourier變換求解方程，得到在非飽和孔隙介質(zhì)中存在三種壓縮波和一種剪切波。并分析了不同場地彈性常量下非飽和孔隙介質(zhì)中產(chǎn)生的四種體波的傳播特性受非飽和孔隙介質(zhì)飽和度的影響情況。
　　在研究非飽和孔隙介質(zhì)波動特征的

3、基礎(chǔ)上，建立非飽和土自由場地模型，分別對平面P波和SV波入射情況下場地中的波場進(jìn)行分析，根據(jù)場地邊界條件，求解波場中的待定系數(shù)，從而得到平面P波和SV波入射情況下非飽和土自由場地地震地面運(yùn)動的解析解。根據(jù)解析解，計算分析了飽和度、入射角度、入射波頻率、土層剛度、孔隙率等因素對非飽和土自由場地地震地面運(yùn)動的影響，得到以下結(jié)論:(1)隨入射角度的增加，飽和度的變化對位移放大系數(shù)的影響在最大值附近時相對較大;(2)非飽和狀態(tài)下自由場地共振頻率

4、相同，達(dá)到飽和狀態(tài)時發(fā)生變化;(3)隨土層剛度的減小，飽和度的改變對各振幅比和位移放大系數(shù)的影響逐漸增加;(4)隨土層孔隙率的增加，飽和度的改變對位移放大系數(shù)的影響逐漸增加;(5)隨著非飽和土層深度的增加，水平位移放大系數(shù)并不是呈現(xiàn)出單一變化趨勢的;(6)當(dāng)自由場地模型中均勻非飽和土層的厚度趨于無窮時，場地交界面處的位移放大系數(shù)發(fā)生一定的改變。由于在四種不同體波中P1波和S波傳播速度較快且衰減速度較慢，因此本文主要考慮這兩種體波的變化特