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黏弹性饱和多孔介质中圆柱孔洞的频域响应 总被引:6,自引:0,他引:6
研究了无限黏弹性饱和多孔介质中圆柱孔洞(有衬砌)表面受轴对称简谐荷载和流体压力
作用下的频域响应问题. 引入Carcione提出的本构模型来描述介质的流变和松弛性质. 考
虑衬砌和介质的相对渗透性,孔洞处于半封闭状态,边界半透水. 引入两个势函数,在频域
中得到了应力、位移和超孔隙水压力响应解答. 并进行了算例分析,讨论了反映介质黏弹
性性质的最小质量因子,反映孔洞边界半透水性质的渗透性参数及衬砌和介质的相对刚度对
问题的影响. 分析结果表明:以上参数对圆柱孔洞的频域响应有很大影响. 相似文献
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混凝土衬砌具有粘弹性性质,以往的经典Kelvin模型、弹性理论和壳体理论都不能刻画其蠕变的全过程。本文基于饱和多孔介质理论,在频率域研究了轴对称荷载和流体压力作用下饱和粘弹性土中半封闭分数导数型衬砌隧洞的稳态动力响应。在引入隧洞部分透水边界条件的基础上,通过分数阶导数粘弹性模型描述衬砌的应力—位移本构关系,并利用衬砌内边界以及接触面的连续性条件,得到了饱和土和衬砌的应力、位移和孔压解答。考察了分数导数阶数、材料参数以及衬砌和土体相对渗透系数的影响。研究表明:分数导数阶数对系统响应影响较大,且依赖于衬砌的材料参数。另外,相对渗透系数对系统响应的影响很大。 相似文献
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黏弹性准饱和土中球空腔动力特性 总被引:2,自引:0,他引:2
在频率域内研究了内水压力作用下分数导数型黏弹性准饱和土中球空腔的稳态动力响应. 通 过引入与孔隙率有关的应力系数合理地确定了介质和孔隙水共同承担的内水压力值. 将土骨 架和衬砌分别视为具有分数导数本构模型的黏弹性体和多孔柔性材料, 基于Biot两相介质模 型, 通过引入位移势函数解耦得到了内水压力作用下分数导数型黏弹性准饱和土中半封闭球 形空腔的位移、应力和孔隙水压力解析表达式. 考察了物性和几何各参数对球形空腔动力响 应的影响, 结果表明: 分数导数本构模型更合理地描述了土体的动力学行为; 饱和度对应力 和孔隙水压力影响较大, 而对位移影响较小. 相似文献
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利用 Darcy 渗透定律,通过引入衬砌和土体的相对渗透系数,建立了隧洞边界部分透水条件。将土骨架视为具有分数导数粘弹性本构关系的粘弹性体,基于 Biot 理论,通过界面连续性条件在频率域内给出了简谐轴对称荷载或流体压力作用下饱和粘弹性土-弹性衬砌系统耦合振动时饱和土、衬砌的位移、应力、孔隙水压力表达式,并通过算例分别考察了简谐轴对称荷载、流体压力作用下的分数导数阶数、材料参数比、渗透系数对系统的径向位移幅值 U 、孔隙水压力幅值P 的影响,结果表明:随着分数导数阶数和材料参数比的增加,系统的响应幅值逐渐减小;随着渗透系数κ的增加,轴对称荷载作用下的土体位移幅值和孔隙水压力幅值逐渐减小,当κ大于100时,U 和 P 值无明显变化,流体压力作用下的土体位移幅值和孔隙水压力幅值逐渐增大,当κ大于1时, U 和 P 值无明显变化。 相似文献
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基于多孔介质混合物理论,用解析的方法研究了不可压饱和土地基受到简谐荷载作用下的动力响应问题。利用Fourier积分变换求解耦合方程组,得到了二维饱和土介质在简谐荷载作用下的通解。针对表面透水的具有下卧基岩的饱和土层以及半无限饱和土地基的边界条件,获得了固体骨架位移、孔隙流体位移、固体骨架有效应力以及孔隙流体压力的积分形式解答,并通过数值算例分析了饱和土地基在简谐荷载作用下的响应。 相似文献
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针对饱和土中异形隧道的三维动力响应问题,建立了2.5维有限元与边界元耦合模型.将隧道结构视为弹性体,采用2.5维有限元建立隧道模型;将地基土视为饱和多孔介质,采用2.5维边界元建立饱和土体模型.借助组合辅助问题基本解消除了边界积分方程的奇异性.利用饱和土与隧道接触面的位移、面力连续和完全透水或完全不透水边界条件,实现2.5维有限元和边界元模型的耦合求解.模型具有计算效率高、适用范围广的优点.通过与完全透水和完全不透水边界条件下轴对称问题的半解析解以及单相介质的2.5维有限元与边界元耦合模型对比,验证了本文模型的正确性.最后利用该模型计算了饱和土体中类矩形隧道在移动载荷作用下的三维动力响应,分析了不同土体渗透性下位移及孔隙水压力沿隧道轴向、环向和深度的分布规律.结果表明:(1)孔隙水压力随土体渗透性增大而显著减小,位移受土体渗透性影响小;(2)位移及孔隙水压力在隧道环向主要分布在距载荷作用点两侧约2 m的范围内;(3)孔隙水压力沿深度的衰减比土体位移快,且孔隙水压力和轴向位移沿深度的分布受土体渗透性影响大. 相似文献
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受移动简谐力作用的多孔弹性半平面问题 总被引:6,自引:2,他引:4
研究了匀速移动的振动荷载作用下半无限多孔饱和固体中产生的应力和孔隙水压力.应用Fourier变换求解该问题的控制偏微分方程,考虑了荷载的移动速度及振动频率对多孔饱和固体中应力与孔隙水压力的影响,并与相应的弹性介质的解答进行了比较.结果显示多孔饱和半平面中应力和孔隙水压力随荷载的移动速度与振动频率的增加而增大,多孔饱和固体在移动荷载下的动力响应与相应的单相弹性固体的动力响应有较大的差别。 相似文献
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层状饱和土Biot固结问题状态空间法 总被引:7,自引:1,他引:6
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。 相似文献
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地下衬砌结构经常会受到内部动荷载的作用,内荷载引起的衬砌结构的动应力集中备受关注.论文利用波函数展开法和Laplace变换,推导了饱和土中突加荷载作用下衬砌结构和土体的位移、应力、孔压表达式.应用复变函数和保角变换,将任意形状边界映射为圆形边界,利用饱和土和衬砌结构的连续条件和边界条件,求得了任意形状衬砌结构的动力响应... 相似文献
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A new method for solving Biot's consolidation of a finite soil layer in the cylindrical coordinate system 总被引:2,自引:0,他引:2
A new method is developed to solve Biot's consolidation of a finite soil layer in the cylindrical coordinate system. Based on the governing equations of Biot's consolidation and the technique of Laplace transform, Fourier expansions and Hankel transform with respect to time t, coordinate θ and coordinate r, respectively, a relationship of displacements, stresses, excess pore water pressure and flux is established between the ground surface (z = 0) and an arbitrary depth z in the Laplace and Hankel transform domain. By referring to proper boundary conditions of the finite soil layer, the solutions for displacements, stresses, excess pore water pressure and flux of any point in the transform domain can be obtained. The actual solutions in the physical domain can be acquired by inverting the Laplace and the Hankel transforms. 相似文献
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Bisheng Wu Xi Zhang Robert G. Jeffrey Bailin Wu 《International Journal of Solids and Structures》2012,49(13):1472-1484
The transient stress, displacement, pore pressure and temperature fields around a wellbore in a thermo-poro-elastic (THM) medium subject to non-hydrostatic remote stresses are analyzed under non-isothermal plane-strain conditions. The linear THM model proposed by Coussy (1989) is adopted in the analysis with a focus on thermal effects in low-permeability saturated rocks, characterized by a latent heat associated with local changes of fluid mass content. Non-dimensionalized parameters are identified by reformulating the fully-coupled governing equations and boundary conditions. The wellbore problem is simplified by decomposing it into axisymmetric and deviatoric loading cases. The corresponding analytical solutions are obtained in Laplace space. The inverse Laplace transforms are performed numerically to find the time-dependent distributions of field variables in the rock mass around the wellbore. These numerical results show that although the pore pressure diffusion has little influence on temperature and stress, temperature changes can strongly affect the pore pressure and stress around the wellbore. The temperature change can lead to changes in near-well stresses and the resulting significant change in wellbore breakdown pressure illustrates the importance of considering the THM coupling. 相似文献