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软饱和土动力响应方程，得到以饮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。     

交通荷载作用下富水地区衬砌隧道的振动分析

针对富水地区一般交通荷载作用下圆形衬砌隧道系统的动力响应问题,提出一种新方法进行研究。假定外围土体为饱和多孔介质,隧道衬砌视为Flügge薄壁圆柱壳。将非轴对称荷载、隧道系统的动力响应沿环向模态展成级数形式,通过引入势函数和利用傅里叶积分变换求解薄壁圆柱壳和土体的控制方程,根据边界条件和连续条件求得势函数当中的待定常数,那么频率—波数域内的动力响应即可获得。时空域内的响应只要利用双重傅里叶逆向变化就可得到。研究的结果说明这种方法可有效求解非轴对称交通荷载作用下饱和土中隧道系统的动力响应;荷载速度和初始频率对隧道系统的动力响应均有较大影响。     

饱和土—群桩结构共同作用体系地震反应分析中侧向边界的影响

通过数值计算,分析某典型饱和土-群桩结构共同作用体系三维地震反应分析中土层侧向远置边界设置位置的影响,探讨土层与群桩结构地震反应随土层计算范围不同而变化的规律.由分析结果得知,沿地震波输入方向土体尺寸每侧取4.5倍土层深度范围,垂直于地震波输入方向土体尺寸每侧取l倍土层深度范围,可保证饱和土体-群桩结构共同作用体系地震反应分析的精度.     

饱和土与结构动力相互作用影响函数

依据外力作用下两相饱和土介质动力响应的基本解，构造了柱面荷载作用下，饱和土与结构动力相互作用影响函数，解决了用边界元法分析饱和土与结构动力相互作用的关键问题。     

动力机械基础中地基土的惯性分析

从轴对称问题的波动方程出发，推导出机械基础在垂直振动时基础上土体内部的位移，确定出地基土参与基础振动的质量。在考虑了地基土的惯性作用的基础上，计算了动力机械基础的动力特性和动力响应，讨论了一些对参振土质量有影响的因素。     

空间描述的三维有限变形固结理论

本文从连续介质力学的基本理论出发，用欧拉描述方法，建立了空间构形下饱和土体三维有限变形的固结微分方程及其增量表达式。这组方程在形式上与Biot固结方程很相似，小变形条件时亦可直接 经为Biot固结方程。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

层状饱和土中单桩纵向振动分

基于饱和多孔介质理论,将土体视为液固饱和两相介质,利用Novak薄层法得到了饱和土的竖向动力阻抗,利用传递矩阵法研究了饱和土中桩的纵向振动并进行了参数分析。研究结果表明：桩周土的性质、土层厚度和土层分布对桩顶复刚度有很大的影响,土层剪切模量比越小,复刚度随频率变化曲线的峰值越小,峰值的间隔也越小;对于上软下硬土层,下层硬土层越厚,桩的复刚度随频率变化曲线的峰值越小;土层液固耦合系数的差异对桩的纵向振动特性也存在一定的影响,但相对较小。     

FWD荷载下的多层弹性体系沥青路面动力响应

采用轴对称有限元模型，对落锤弯沉仪（FWD）荷载下的多层弹性路面体系进行了动力响应分析，并编制了相应的Fortran90程序。将结果和ANSYS计算结果对比，表明模型选用合理，计算结果准确。     

饱和土体固——液两相介质动力耦合问题有限元解析

考虑了土体中土骨架的动态响应与土中孔隙水的渗流固结之间的相互耦合作用，在时间域内利用ＮＥＷＭＡＲＫ法系统推导了三维固－液两相介质动力响应有限元解析格式与数值分析方法；以引进的大型岩土工程分析软件系统ＦＩＮＡＬ为开发平台，开发出能分析二、三维饱和土体振动液化问题的软件系统，弥补了该大型软件的大足。利用日本学者的实验结果对本文的力学模型与分析系统进行了检验与验证。     

季节冻土区框架锚杆支护边坡地震动力响应简化计算方法

为了研究地震作用下季节冻土区框架锚杆支护边坡体系的地震动力响应变化规律，考虑到季节冻土区边坡土体的季节分层特征，将未冻结土层处理为黏弹性Winkler地基模型，冻结层处理为中间剪切层，框架立柱处理为Euler-Bernoulli弹性梁，用线性弹簧和阻尼器来模拟锚杆锚固段与周围土体的相互作用，建立了季节冻土区框架锚杆边坡支护结构简化动力计算模型。基于D’Alembert原理并引入Dirac函数，给出了冻结期和融化期时框架-锚杆-边坡支护体系的运动方程；其次通过振型叠加法对其进一步解耦变换，并采用隐式时域逐步积分法对解耦后的体系方程组进行求解，最后将提出的计算方法应用于工程算例，且与振动台试验结果进行了对比分析。结果表明：相同地震波作用下，坡顶处加速度大于坡底，同一位置处的融化期峰值加速度比冻结期大，具有季节差异效应和高程放大效应；同时考虑冻胀和地震作用时冻结期的锚杆轴力和立柱弯矩大于地震作用时融化期的锚杆动轴力和立柱动弯矩；加速度、轴力等振动台试验结果与理论计算值在总体趋势上较为一致，即提出的计算方法能够刻画地震作用下季节冻土区框架锚杆支护结构工作状态。研究结果可为季节冻土区框架锚杆支护...     

高速铁路路基结构动力有限元分析

为预测高速铁路路基在列车荷栽下的变形，以用虚功原理建立的路基体系运动方程为理论基础，采用粘弹性人工边界，土体本构采用Drucker—Prager模型，用ANSYS建立一双线路基有限元模型。利用ANSYS的函数加载器导入列车荷载，计算出列车以时速200km单向行驶和双向行驶两种工况时弹性、塑性状态下路基土内的变形和应力情况，并得到其时程分析结果。弹性状态下的计算结果和实测值相比吻合较好，但塑性状态下的计算结果与实测值相比尚有差距。所建模型及分析结果可为高速铁路路基设计及变形控制提供参考。     

非连续边界荷载影响下隧道围岩压力计算方法

浅埋隧道施工中经常面临堆载、孤石等工况，为了确定其形成的非连续边界荷载对围岩压力取值的影响，以隧道上覆岩体破坏迹线建立压力模型，将堆载、孤石按照作用范围、位置等效为均布或者集中边界荷载，以其随岩体深度变化及偏压情况为条件，按照太沙基理论建立轴对称边界荷载影响下围岩压力微分方程，以非连续边界荷载和为条件求解方程，将求解的压力值与附加弯矩在半无限空间体中产生的应力组合，形成非连续偏压边界荷载影响下围岩压力计算方法。通过与拉林铁路隧道群围岩压力监测值的对比，验证模型的可行性。得到以下结论： 1）非连续边界荷载在岩体分布的有效长度可作为围岩压力计算方法的选取依据。2）在非连续边界荷载影响下，围岩压力取值与隧道衬砌不同位置的角度呈线性关联。3）将孤石等效为集中或者均布边界荷载，2种围岩压力计算值存在一定的偏差，压力差值与隧道埋深有关；当埋深小于7 m时，将孤石作为非连续均布荷载的围岩压力计算值与监测值相近； 当埋深大于8 m时，将孤石作为非连续集中荷载的围岩压力计算值与监测值较为接近。     

层状饱和土中单桩纵向振动分析

基于饱和多孔介质理论,将土体视为液固饱和两相介质,利用Novak薄层法得到了饱和土的竖向动力阻抗,利用传递矩阵法研究了饱和土中桩的纵向振动并进行了参数分析。研究结果表明:桩周土的性质、土层厚度和土层分布对桩顶复刚度有很大的影响,土层剪切模量比越小,复刚度随频率变化曲线的峰值越小,峰值的间隔也越小;对于上软下硬土层,下层硬土层越厚,桩的复刚度随频率变化曲线的峰值越小;土层液固耦合系数的差异对桩的纵向振动特性也存在一定的影响,但相对较小。     

土工织物散体桩加固饱和粉土液化地基的数值模拟

饱和粉土地层在地震作用下可能因地基液化而发生破坏。该文采用三维有限差分程序FLAC3D(Fast Lagrang-ian Analysis of Continua)对碎石桩加固的液化粉土地基进行数值模拟,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,得到碎石桩加固液化地基土模型的抗液化效果。经数值分析,证实了碎石桩具有显著的排水效果。该方法能较好地模拟可液化土的动力特性,为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

非饱和土体气态水迁移引起的含水量变化方程

基于现有土力学理论及流体力学理论 ,结合非饱和土气态水迁移特征 ,得到了根据土体基质吸力和温度确定土孔隙饱和蒸气压力的表述关系式 ,推导得到非饱和土体中气态水迁移引起含水量变化的非稳态方程 ,方程揭示了气态水迁移的动力是温度梯度和含水量梯度 ,气态水迁移现象是温度不均匀分布和含水量不均匀分布单独或共同作用的表现形式 ,方程表述了实验揭示的现象。最后应用含水量变化方程对实验结果进行了计算分析 ,验证了该方程的合理性     

刚性挡墙后背多层土体被动土压力分析

针对刚性挡土墙后存在3层土体的情况，考虑墙背倾斜、土体层面倾斜、土体表面作用局部条形荷载、地震力等因素，基于拟静力模式，运用FLAC3D模拟分析墙体平动模式下的被动土压力，确定土压力沿墙高分布，其合力值比经典理论的近似简化计算结果约高出20 %，偏保守的传统方法仅可用于粗略估算。此外，讨论了土体顶面局部条形荷载、地震系数、土层倾角对被动土压力和土体滑裂面的影响特征，结果显示，水平地震系数和土层倾角影响显著。     

饱和土中圆弧形埋置基础对平面SV波的动力响应

基于Biot动力方程,利用Fourier-Bessel级数展开以及三角函数的正交性,首次给出了在倾斜入射平面SV波下饱和土中圆弧状埋置基础的动力响应。通过若干算例系统分析了入射角度、入射频率、基础埋深、基础刚度等参数对基础动力响应的影响。     

矩形桩竖向受荷三维弹性变分解

矩形桩作为一种典型的横截面非圆形桩，通常采用等效圆形桩的近似方法来分析，未能从理论上考虑桩-土相互作用。针对该问题，结合复变函数保角变换技术提出一种适用于竖向受荷矩形桩的三维弹性变分方法。基于最小势能原理和变分法获得桩位移函数和土竖向位移传递函数的控制微分方程，为克服土体位移传递函数求解域边界形状复杂的困难，应用保角变换将桩-土接触面的复杂边界形状转化为简单边界，并获得了桩位移函数的解析解及土体竖向位移函数的半解析解。使用MATLAB软件编制相应的分析程序，并将分析得到的结果与有限元分析及现有解答进行对比。最后，对影响桩沉降的主要因素进行参数分析。研究结果表明：所得解与有限元分析结果吻合得更好，证明了所提分析方法的正确性；摩擦桩量纲一化的桩顶刚度随桩-土模量比的增加逐渐减小，当桩的长细比增加到某数值时，其对桩顶刚度的影响可忽略不计，即摩擦桩存在有效桩长；相对于摩擦桩，当桩-土模量比较大时，其对端承桩的桩顶刚度影响较小，当端承桩长细比足够大时，可转化为摩擦桩；桩顶刚度随土体泊松比先减小后增加，间接表明其不仅受土体抗剪强度的影响，而且受土体压缩性能的影响；在相同混凝土用量下，当桩-土模量比较小时，与等横截面面积圆桩相比，矩形桩的桩顶刚度明显大于圆桩，当桩-土模量比超过某数值时，二者桩顶刚度逐渐趋于一致；当桩-土模量比较小时，等横截面面积矩形桩随横截面长宽比的增加，桩顶刚度增加。     

压路机振动对邻近构筑物的影响

采用有限元方法,建立压路机-土体-建（构）筑物动力相互作用模型,分析压路机振动引起的地面建筑物和地下浅埋涵洞的动力响应,讨论了建筑物距离、建筑物动力特性以及涵洞埋深等因素对构筑物动力响应的影响。