关于传递矩阵法分析饱和成层介质响应问题的讨论力学学报.PDFVIP

第 卷 第 期 力 学 学 报 Vol. No. 年 月 Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics ， 关于传递矩阵法分析饱和成层介质响应问题的讨 论1） *,2) *2) 赵宇昕 ，陈少林 * （南京航空航天大学土木工程系，南京 210000 ） 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 中图分类号：TU435 文献标识码：A doi：10.6052/0459-1879-16-029 Discussion on the matrix propagator method to analyze the response of 1） saturated layered media Zhao Yunxin*2) ，Chen Shaolin*2) * ( Department of Civil Engineerng, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China ) Abstract ：Seismic response analysis of horizontal layered soil is the precondition of the seismic wave scattering problem. The previous studies mostly focused on the dry soil condition, but in practical engineering, below the underground water level, the soil is filled with fluid. So the saturated porous media model should be considered. Based on t