成层土中周期填充沟减振研究

论文摘要

考虑到土体稳定性、入射弹性波波长等问题,填充沟作为一种有效的连续波隔振屏障己被广泛应用于实际工程。然而,现阶段的研究还有一些局限性,比如:（1）在考虑填充沟隔离表面波的频散特性下,研究针对的多为单一土层,未考虑土壤的分层情况以及其多样性的特征;（2）即使有文献研究了成层地基在Rayleigh面波作用下的稳态响应,但这些研究针对的多为非连续屏障（排桩）,而非周期性填充沟;（3）对成层土体中利用周期性填充沟进行的隔振减振问题,目前尚未发现采用等效方法系统分析其衰减域的有关成果。为此,本文借助能量分布参数准则识别方法,系统研究了成层土中填充沟对表面波的减振特性。主要内容如下:（1）基于周期结构理论,借助COMSOL有限元分析软件,利用能量分布参数识别准则,分别求解了周期性填充沟在成层单相土、成层饱和土和混合土层中的面波频散曲线,确定了各自的衰减域;（2）对简化单胞模型进行参数退化,验证所建模型的正确性;对比了不同类型成层土中周期性填充沟衰减域的异同;（3）建立了有限周期性填充沟-成层土结构的数值分析模型,完成了频域响应分析,验证了利用周期性填充沟进行隔振的可行性。（4）从衰减域和频域响应角度出发,研究了物理因素和几何因素等参数对周期性填充沟-成层土结构隔振效果的影响。（5）引入土层参与系数,将成层土体等效为一种各向同性土体,系统研究了周期性填充沟的衰减域,简化了衰减域的计算过程,通过与数值模拟的频域响应分析对比,验证了等效方法的可行性。本文研究发现,基于单相土提出的能量分布参数准则,能够用于周期性填充沟-成层土结构中表面波的识别;饱和土体中由于孔隙水的存在,相对于单相土体,会使对应的衰减域范围向低频移动;通过对填充沟-成层土结构参数进行设计,可以实现对环境隔振频域的调控;通过引入土层参与系数,将成层土等效为各向同性土,进而求解周期性填充沟的衰减域是可行的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 填充沟隔振屏障研究概述
•   1.2 周期结构概述
•     1.2.1 周期结构的发展
•     1.2.2 周期结构中面波的研究
•   1.3 存在问题和主要研究内容
•     1.3.1 存在问题
•     1.3.2 主要研究内容
• 2 基本理论
•   2.1 周期结构的基本理论
•     2.1.1 周期性描述
•     2.1.2 Bloch定理
•   2.2 饱和土的BOIT方程
•   2.3 面波识别方法
•   2.4 成层土等效方法
•   2.5 本章小结
• 3 周期性填充沟在成层单相土环境隔振中的应用
•   3.1 周期性填充沟表面波的衰减域研究
•     3.1.1 模型验证
•     3.1.2 成层单相土中周期填充沟的表面波衰减域
•   3.2 周期性填充沟环境隔振的数值模拟
•     3.2.1 数值模拟方案
•     3.2.2 频率响应函数
•   3.3 参数影响分析
•     3.3.1 物理因素
•     3.3.2 填充沟的几何因素
•   3.4 成层单相土的等效
•   3.5 本章小结
• 4 周期性填充沟在成层饱和土环境隔振中的应用
•   4.1 周期性填充沟表面波的衰减域研究
•     4.1.1 模型验证
•     4.1.2 成层饱和土中周期填充沟的表面波衰减域
•   4.2 周期性填充沟环境隔振的数值模拟
•   4.3 参数影响分析
•     4.3.1 物理因素
•     4.3.2 填充沟的几何因素
•   4.4 成层饱和土的等效
•   4.5 本章小结
• 5 周期性填充沟在混合土层环境隔振中的应用
•   5.1 周期性填充沟表面波的衰减域研究
•   5.2 周期性填充沟在不同成层土中衰减域对比
•     5.2.1 在混合土层中与单相土层中对比
•     5.2.2 在混合土层中与饱和土层中对比
•     5.2.3 在成层单相土中与成层饱和土中对比
•   5.3 周期性填充沟环境隔振的数值模拟
•   5.4 首层单相土不同厚度对减振性能的影响
•   5.5 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王倩

导师: 石志飞

关键词: 周期性填充沟,成层土,衰减域,面波,隔振减振

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 北京交通大学

分类号: TU435

总页数: 75

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