Plane strain consolidation of a multi-layered soil with anisotrpic permeability and compressible constituents

对多层地基的平面应变固结问题进行了研究,并同时考虑了土体的渗透各向异性和孔隙 流体的可压缩性. 从平面应变Biot固结的控制方程出发,对时间t, 坐标z和x进行 Laplace和Fourier变换,建立了地基表面(z=0)和任意深度z处的基本量 在Laplace-Fourier变换域内的传递矩阵关系. 利用传递矩阵 法,结合土层连续条件和边界条件,并应用Laplace-Fourier逆变换技术,推导出渗透各向 异性可压缩多层地基平面应变固结的理论解. 基于该解,编制了计算程序,并进行了 数值计算. 讨论了土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性以及地基的分层特性对地基固 结的影响,分析结果表明：土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性,以及地基的分层特 性对地基的固结行为有着重要的影响.     

渗透各向异性可压缩地基固结的平面应变分析

对多层地基的平面应变固结问题进行了研究,并同时考虑了土体的渗透各向异性和孔隙流体的可压缩性.从平而应变Biot固结的控制方程出发,对时间t,坐标z和x进行Laplace和Fourier变换,建立了地基表面(z=O)和任意深度z处的基本量在Laplauce-Fourier变换域内的传递矩阵关系.利用传递矩阵法,结合土层连续条件和边界条件,并应用Laplace-Fourier逆变换技术,推导出渗透各向异性可压缩多层地基平面应变固结的理论解.基于该解,编制了计算程序,并进行了数值计算.讨论了土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性以及地基的分层特性对地基同结的影响,分析结果表明:土体的渗透各向异性、孔隙流体的可压缩性,以及地基的分层特性对地基的固结行为有着重要的影响.     

求解饱和半空间上弹性圆板固结沉降的积分方程

本文采用解析方法分析了弹性圆板在饮和半空间上的固结沉降。考虑弹性圆板与饮和半空间的接触面上无摩擦力,且饱和半空间表面为全部透水的。运用Ｂｉｏｔ固结理论和积分方程技术,在Ｌａｐｌａｃｅ变换域上建立了弹性圆板固结沉降的对偶积分方程,并化此对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。通过对其核函数的有效数值发得到第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的解,再利用Ｌａｐａｃｅ反演技术获得弹性板在时间域中的固结沉     

非均质流固耦合介质轴对称动力问题时域解

将地基视为流固两相介质并考虑其非均质成层特性，推导了多层地基动力问题时域解．文中首先建立了一组解耦的两相介质动力控制方程；而后利用Ｌａｐｌａｃｅ－Ｈａｎｋｅｌ变换推导了单层地基象空间初参数解答；再利用初参数法及传递矩阵技术导出了任意多层地基瞬态解的一般解析算式．本文获得的解答可方便地退化为现有理想弹性介质的解答     

任意荷载作用下成层粘弹性体的求解

基于粘弹性体经关于时间：作Ｌａｐｌａｃｅ变换的基本方程的转换及Ｈａｎｋｅｌ变换,得到了任意荷载作用情形下,无限粘弹性层不同深度经这两种的位移应力向量间的传递矩阵。运用该传递矩阵可求解成层的层全拼情形的多种弹性模型的空间总理２。本文最后用这种方法计算了一个算例。     

层合厚板混合状态Hamiltonian动力元及其半解析解

文中在时间方向采用Ｌａｐｌａｃｅ变换，给出了层合厚板动力学问题混合状态Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程及其半解析法．该方法在层板平面内采用通常的有限元离散，而沿板厚方向采用状态控制方程给出解析解答．在层与层之间采用迁移矩阵法，给出层合板上下表面力学量之间的关系式．利用打靶法得到响应在象空间的一般解，然后再利用拉氏逆变换的数值解求出层合板的瞬时位移场和应力场．     

正交各向异性层状弹性半平面动力奇异解及其应用

本文采用Ｌａｐｌａｃｅ－Ｆｏｕｒｉｅｒ联合变换及传递矩阵方法导出了正交各向异性层状弹性半平面动力问题的时域奇异解的解析表达式，讨论了奇异解的数值实施，并把奇异解应用于边界元，计算了地下直墙拱结构的动力响应问题。     

正交各向异性层状弹性半平面动力奇异解及其应用

本文采用Ｌａｐｌａｃｅ－Ｆｏｕｒｉｅｒ联合变换及传递矩阵方法导出了正交各向异性层状弹性半平面动力问题的时域奇异解的解析表达式，讨论了奇异解的数值实施。并把奇异解应用于边界元，计算了地下直墙拱结构的动力响应问题。     

强夯作用下成层地基的表面接触应力分布特征

结合夯锤的刚体运动方程和成层弹性地基空间轴对称动力问题的传递矩阵法,导出了强穷的接触应力沿锤底的应力分布在变换域中的解析式,通过Ｌａｐｌａｃｅ－Ｈａｎｋｅｌ联合反交换求得了接触应力分布及沉降的时域解,确定了接触应力时间,并将数值结果与现场测试规律作了比较,结果表明：本文方法较好地解决了夯锤冲击成层地基的接触应力分布特征,为确定强夯的表面接触应力提供了帮助．     

沿厚度非均匀复合材料的动态断裂力学研究

对于非均匀复合材料中多个裂纹的动态断裂力学问题，提出了一种分析方法，假设复合材料为正交各向异性并含有多个垂直于厚度方向的裂纹，材料参数沿厚度方向为变化的，沿该方向将复合划分为许多单层，假设单层材料参数为常数，Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法，在Ｌａｐｌａｃｅ域内推导出了控制问题的奇异积分方程组并用虚位移原理求解，然后利用Ｌａｐｌａｃｅ数值反得刺裂纹尖端的动态应力强度因子和能量释放率，作为算例，研究了带有两个裂     

3-D CONSOLIDATION ANALYSIS OF LAYERED SOIL WITH ANISOTROPIC PERMEABILITY USING ANALYTICAL LAYER-ELEMENT METHOD

Starting with governing equations of a saturated soil with anisotropic permeability and based on multiple integral transforms,an analytical layer-element equation is established explicitly in the Laplace-Fourier transformed domain.A global matrix of layered soil can be obtained by assembling a set of analytical layer-elements,which is further solved in the transformed domain by considering boundary conditions.The numerical inversion of Laplace-Fourier transform is employed to acquire the actual solution.Numerical analysis for 3-D consolidation with anisotropic permeability of a layered soil system is presented,and the influence of anisotropy of permeability on the consolidation behavior is discussed.     

层状饱和土Biot固结问题状态空间法

针对饱和多孔介质空间非轴对Biot固结问题，引入状态变量，构造了两组相比独立的状态变量方程，利用Fourier级数和Laplace-Hankel变换，将状态变量方程转换为两组一阶常微分方程组，提出了均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的传递矩阵，得到以状态变量和传递矩阵乘积的形式表示的均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的解，利用层间完全接触的条件，可得到N层饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的一般解析表达式，文中考虑几种不同的边界条件，分析了两个算例，数值结果表明该方法具有较高的计算精度和良好的计算稳定性。     

层状弹性半空间轴对称动力问题的奇异解

本文利用Laplace-Hankel联合变换及传播矩阵技术导出了任意层数的层状弹性半空间轴对称动力问题时域奇异解的一般解析表达式,并给出了奇异解数值化实施的计算方法。文末的实例计算表明了本文给出解答的正确性以及数值化实施的可靠性,从而为进一步用边界元法直接解决由于层状介质而引起的非匀质动力问题开拓了一条潜在的途径。     

One-Dimensional Consolidation of Layered and Visco-Elastic Soils under Arbitrary Loading

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｆｔｅｒＴｅｒｚａｇｈｉ,ａｌｏｔｏｆｓｃｈｏｌａｒｓｈａｖｅｄｏｎｅｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｏｎｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ .Ｗｉｌｓｏｎ ( 1974) [1] ａｎｄＢａｌｉｇｈ( 1978) [2 ] ｅｔａｌ.ｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｌｏａｄｉｎｇ .Ｉｎ 1988,ＷＵｅｔａｌ.[3] ｗｏｒｋｅｄｏｕｔｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｏｎｅ＿ｄｉｍｅｎ…     

考虑在地基固结和流变的上部结构和地基基础的共同作用问题

本文提出一种能同时考虑地基的瞬时变形,团结变形和流变的地基基础与上部结构共同作用的一种新的计算方法,在这种方法中,土的计算考虑了Biot固结理论和流变,上部结构利用子结构法进行凝聚可得边界刚度矩阵和边界力,利用位移协讯条件则可以得到共同作用的控制方程,对上述方程进行Laplace变换,可以得到Laplace变换域内的控制方程,在Laplace变换域内对上述方程进行数值求解并进行相应的Laplace逆变换则可以得到时间境内任意时刻的解。     

确定地基固结过程中材料参数的反分析法

结合有限单元法和数学规划法提出一确定地基固结过程中材料参数的反分析法。该法可以根据固结过程中的位移值和孔隙水压力值反算地基土的弹性系数、泊松比以及渗透系数。文中通过一些算例对该法进行了验证。     

A new analytical solution to axisymmetric Blot''s consolidation of a finite soil layer

A new analytical method is presented to study the axisymmetric Blot's consolidation of a finite soil layer. Starting from the governing equations of axisymmetric Blot's consolidation, and based on the property of Laplace transform, the relation of basic variables for a point of a finite soil layer is established between the ground surface (z= 0) and the depth z in the Laplace and Hankel transform domains. Combined with the boundary conditions of the finite soil layer, the analytical solution of any point in the transform domain can be obtained. The actual solution in the physical domain can be obtained by inverse Laplace and Hankel transforms. A numerical analysis for the axisymmetric consolidation of a finite soil layer is carried out.     

关于传递矩阵法分析饱和成层介质响应问题的讨论

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.