留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析

巴振宁 张家玮 梁建文 吴孟桃

巴振宁, 张家玮, 梁建文, 吴孟桃. 地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析[J]. 工程力学, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
引用本文: 巴振宁, 张家玮, 梁建文, 吴孟桃. 地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析[J]. 工程力学, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
BA Zhen-ning, ZHANG Jia-wei, LIANG Jian-wen, WU Meng-tao. SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MULTI-LAYERED TI SATURATED SITE SUBJECTED TO OBLIQUE INCIDENT SEISMIC WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
Citation: BA Zhen-ning, ZHANG Jia-wei, LIANG Jian-wen, WU Meng-tao. SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MULTI-LAYERED TI SATURATED SITE SUBJECTED TO OBLIQUE INCIDENT SEISMIC WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363

地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51578373,51578372,51778413)

详细信息
    作者简介:

    巴振宁(1980-),男,山东人,教授,博士,博导,主要从事地震工程研究(E-mail:bazhenning_001@163.com);张家玮(1996-),男(满族),天津人,硕士,主要从事地震工程研究(E-mail:2522255767@qq.com);梁建文(1965-),男,河北人,教授,博士,博导,主要从事地震工程研究(E-mail:liang@tju.edu.cn).

  • 中图分类号: TU435

SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MULTI-LAYERED TI SATURATED SITE SUBJECTED TO OBLIQUE INCIDENT SEISMIC WAVE

  • 摘要: 滨海地区的天然土体在长期的风化和沉积作用下,其水平模量往往会大于其竖向模量,表现出明显的横观各向同性(TI)饱和特性,目前还很少有针对地震波斜入射下TI饱和场地动力响应问题的研究。将HaskellThomson传递矩阵方法拓展到层状TI饱和半空间,求解了直角坐标系下两相介质的Biot动力平衡方程及孔隙流体运动方程,建立了层状TI饱和半空间传递矩阵,并结合地表边界条件求解了地震波斜入射下层状TI饱和场地自由场的时域反应。该文验证了提出方法的正确性,进而以CNTEWGXE波(0.3 g)作为输入地震动,研究了土体TI性质及饱和特性对场地加速度时程及反应谱的影响。结果表明:层状TI饱和场地和各向同性饱和场地地表的动力响应存在一定差异,TI参数的改变使得场地对地震波产生不同的滤波和放大效应;场地的饱和特性对地表的动力响应有重要影响,饱和多孔介质固液耦合作用对地震波具有削弱作用;地震波斜入射时地表加速度时程及反应谱响应小于其垂直入射时的响应,且入射角度对qP1波入射时的场地影响更明显。
  • [1] Fu J, Liang J W, Todorovska M I, et al. Soil-structure system frequency and damping:estimation from eigenvalues and results for a 2D model in layered half-space[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2018, 47:2055-2075.
    [2] Lu X, Tian Y, Wang G, et al. A numerical coupling scheme for nonlinear time history analysis of buildings on a regional scale considering site-city interaction effects[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2018, 47(13):2708-2725.
    [3] Haskell N A. The dispersion of surface waves on multilayered media[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1953, 43(1):86-103.
    [4] Thomson W T. Transmission of elastic waves through a stratified soil medium[J]. Journal of Applied Physics, 1950, 21(2):89-93.
    [5] Kausel E, Roësset J M. Stiffness matrices for layered soils[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1981:1743-1761.
    [6] Wolf J P, Obernhuber P. Free-field response from inclined SH-waves and Love-waves[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1982, 10(6):823-845.
    [7] 于国友, 何玉敖, 梁建文. 层状半空间场地对地震波的放大作用[J]. 天津大学学报, 1993(4):79-85. Yu Guoyou, He Yuao, Liang Jianwen. Amplification of layered soil to seismic waves[J]. Journal of Tianjin University, 1993

    (4):79-85. (in Chinese)
    [8] 梁建文, 巴振宁. 三维层状场地的精确动力刚度矩阵及格林函数[J]. 地震工程与工程振动, 2007(5):7-17. Liang Jianwen, Ba Zhenning. Exact dynamic stiffness matrices of 3

    -D layered site and its Green's functions[J]. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2007(5):7-17. (in Chinese)
    [9] Deresiewicz H, Rice J T. The effect of boundaries on wave propagation in a liquid-filled porous solid:III. Reflection of plane waves at a free plane boundary (general case)[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1962, 52(3):595-625.
    [10] Deresiewicz H. The effect of boundaries on wave proagation in a liquid-filled porous solid:VII. Surface waves in a half-space in the presence of a liquid layer[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1964, 54(1):425-430.
    [11] Yang J, Sato T. Interpretation of seismic vertical amplification at an array site[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 2000, 90(2):275-284.
    [12] Lin C H. Wave propagation in a poroelastic half-space saturated with inviscid fluid[D]. Los Angeles:University of Southern California, 2002.
    [13] 李伟华, 赵成刚, 杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. 岩土力学, 2010, 31(12):3958-3963

    , 3970. Li Weihua, Zhao Chenggang, Du Nanxin. Analysis of effects of saturated soft interlayer on seismic responses of metro station[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(12):3958-3963, 3970. (in Chinese)
    [14] 巴振宁, 梁建文. 流体饱和半空间中埋置球面P1, P2和SV波源动力格林函数[J]. 工程力学, 2016, 33(5):34-43.

    Ba Zhenning, Liang Jianwen. Dynamic Green's functions of spherical P1, P2 and SV sources embedded in a watersaturated half-space[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(5):34-43. (in Chinese)
    [15] 陈镕, 陈竹昌, 薛松涛, 等. 横观各向同性层状场地对入射SH波的响应分析[J]. 上海力学, 1998(3):213-220. Chen Rong, Chen Zhuchang, Xue Songtao, et al. The response analysis of transversely isotropic elastic strata to incident SH waves[J]. Shanghai Journal of Mechanics, 1998

    (3):213-220. (in Chinese)
    [16] 薛松涛, 陈镕, 秦岭, 等. 横观各向同性层状场地的动力边界条件[J]. 岩石力学与工程学报, 2001, 20(1):65-69.

    Xue Songtao, Chen Rong, Qin Ling, et al. The dynamic boundary conditions of transversely isotropic stratIfied media[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2001, 20(1):65-69. (in Chinese)
    [17] Schmitt D P. Acoustic multipole logging in transversely isotropic poroelastic formations[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1989, 86(6):2397-2421.
    [18] Sharma M D. Wave propagation in anisotropic liquid-saturated porous solids[J]. Acoustical Society of America Journal, 1991, 90(2):1068-1073.
    [19] Liu Y, Liu K, Tanimura S. Wave propagation in transversely isotropic fluid-saturated poroelastic media[J]. Jsme International Journal, 2002, 45(3):348-355.
    [20] 陈胜立, 张建民. 横观各向同性饱和地基轴对称Biot固结问题的解析解[J]. 岩土工程学报, 2002(1):26-30. Chen Shengli, Zhang Jianmin. An analysis of axisymmetric consolidation for transversely isotropic saturated soils[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2002

    (1):26-30. (in Chinese)
    [21] 陆建飞, 周慧明, 刘洋. 横观各向同性层状饱和土动力问题的反射、透射矩阵方法[J]. 岩土力学, 2018, 39(6):2219-2225.

    Lu Jianfei, Zhou Huiming, Liu Yang. Reflection transmission matrix method for dynamic response of transversely isotropic multilayered saturated soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(6):2219-2225. (in Chinese)
    [22] Biot M A. Theory of propagation of elastic waves in fluid-saturated porous solid. I. Low-frequency range[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1956, 28:168-178.
    [23] Ba Z, Liang J. Fundamental solutions of a multi-layered transversely isotropic saturated half-space subjected to moving point forces and pore pressure[J]. Engineering Analysis with Boundary Elements, 2017, 76:40-58.
    [24] 宋佳, 许成顺, 杜修力, 等. 基于精细时程积分的u-p格式饱和两相介质动力问题的显-显式时域算法[J]. 工程力学, 2017, 34(11):9-17.

    Song Jia, Xu Chengshun, Du Xiuli, et al. A temporal explicit-explicit algorithm based on the precise time-integration for solving the dynamic problems of fluid-saturated porous media in u-p form[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(11):9-17. (in Chinese)
    [25] 李志远, 李建波, 林皋, 等. 饱和层状地基条形基础动刚度的精细积分算法[J]. 工程力学, 2018, 35(6):15-23.

    Li Zhiyuan, Li Jianbo, Lin Gao, et al. Precise integration method for dynamic stiffness of strip foundation on saturated poroelastic soil[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(6):15-23. (in Chinese)
    [26] Wolf J P. Dynamic soil-structure interaction[M]. Englewood Cliffs:Prentice Hall, 1985.
    [27] 梁建文, 潘坤, 巴振宁. 层状横观各向同性场地地震反应分析[J]. 地震工程与工程振动, 2017, 37(4):1-14.

    Liang Jianwen, Pan Kun, Ba Zhenning. Seismic response analysis of a multi-layered transversely isotropic half space[J]. Earthquake Engineering and Engineering Dynamics, 2017, 37(4):1-14. (in Chinese)
    [28] 刘方成, 姚玉文, 吴孟桃, 等. 橡胶砂垫层在不同类别场地上的减震效应研究[J]. 地震工程与工程振动, 2019, 39(1):128-137.

    Liu Fangcheng, Yao Yuwen, Wu Mengtao, et al. Isolating effects of rubber sand mixture cushion at different categorIzed sites[J]. Earthquake Engineering and Engineering Dynamics, 2019, 39(1):128-137. (in Chinese)
  • [1] 赵密, 王鑫, 钟紫蓝, 杜修力.  P波斜入射下非基岩场地中核岛结构地震响应规律研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.12.0744
    [2] 张奎, 夏佩林, 李伟华, 赵成刚.  斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法 . 工程力学, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
    [3] 王笃国, 赵成刚.  地震波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土结动力相互作用的大跨连续刚构桥地震响应分析 . 工程力学, 2017, 34(4): 32-41. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.03.0180
    [4] 张季, 梁建文, 巴振宁.  水平层状饱和场地地震响应分析的等效线性化方法 . 工程力学, 2016, 33(10): 52-61. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.03.0215
    [5] 何卫平, 何蕴龙.  基于两向设计地震动的二维自由场构建 . 工程力学, 2015, 32(2): 31-36,44. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.09.0807
    [6] 赵福垚, 宋二祥.  有限一维弹性波动问题的公理化求解及其在自由场中的应用 . 工程力学, 2015, 32(4): 47-53. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.10.0957
    [7] 张卫东, 常龙, 高佳佳.  横观各向同性地层井壁应力分析 . 工程力学, 2015, 32(11): 243-250. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.0348
    [8] 邓亚虹, 彭建兵, 徐平, 李喜安.  层状场地自振频率的弹簧-剪切梁法研究 . 工程力学, 2014, 31(3): 144-151. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.10.0761
    [9] 岳文霞.  横观各向同性板拉深板厚增量与 织构系数的定量关联 . 工程力学, 2014, 31(7): 239-244. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.01.0014
    [10] 杨雪强 李子生 燕全会 孙汉芳.  横观各向同性岩石类材料的破坏准则 . 工程力学, 2012, 29(12): 328-333. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0306
    [11] 郜新军, 赵成刚, 刘秦.  地震波斜入射下考虑局部地形影响和土结动力相互作用的多跨桥动力响应分析 . 工程力学, 2011, 28(11): 237-243.
    [12] 高彦斌, 王江锋, 刘兴华.  路堤荷载下横观各向同性地基固结特性参数分析 . 工程力学, 2008, 25(12): 179-183.
    [13] 白 冰.  循环温度荷载作用下饱和多孔介质热-水-力耦合响应 . 工程力学, 2007, 24(5): 0-092.
    [14] 刘晶波, 王 艳.  成层介质中平面内自由波场的一维化时域算法 . 工程力学, 2007, 24(7): 0-022.
    [15] 王有凯, 牛婷婷.  直角坐标系下层状地基力学计算中的传递矩阵技术 . 工程力学, 2007, 24(增Ⅰ): 0-086.
    [16] 周雷, 张洪武.  饱和多孔介质动力分析的数值流形单元 . 工程力学, 2006, 23(9): 167-172.
    [17] 王小岗, 黄义.  横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应 . 工程力学, 2006, 23(5): 132-138.
    [18] 王有凯, 龚耀清.  任意荷载作用下层状横观各向同性弹性地基的直角坐标解 . 工程力学, 2006, 23(5): 9-13,1.
    [19] 李德源, 刘占芳, 励凌峰, 张湘伟.  横观各向同性松质骨撞击动力响应数值分析 . 工程力学, 2001, 18(5): 133-139,.
    [20] 邓文龙, 赵锡宏.  横观各向同性土介质与结构物共同作用的有限元与边界元耦合分析 . 工程力学, 1996, 13(4): 74-81.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  29
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  9
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-11
  • 修回日期:  2019-11-26

地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
    基金项目:

    国家自然科学基金项目(51578373,51578372,51778413)

    作者简介:

    巴振宁(1980-),男,山东人,教授,博士,博导,主要从事地震工程研究(E-mail:bazhenning_001@163.com);张家玮(1996-),男(满族),天津人,硕士,主要从事地震工程研究(E-mail:2522255767@qq.com);梁建文(1965-),男,河北人,教授,博士,博导,主要从事地震工程研究(E-mail:liang@tju.edu.cn).

  • 中图分类号: TU435

摘要: 滨海地区的天然土体在长期的风化和沉积作用下,其水平模量往往会大于其竖向模量,表现出明显的横观各向同性(TI)饱和特性,目前还很少有针对地震波斜入射下TI饱和场地动力响应问题的研究。将HaskellThomson传递矩阵方法拓展到层状TI饱和半空间,求解了直角坐标系下两相介质的Biot动力平衡方程及孔隙流体运动方程,建立了层状TI饱和半空间传递矩阵,并结合地表边界条件求解了地震波斜入射下层状TI饱和场地自由场的时域反应。该文验证了提出方法的正确性,进而以CNTEWGXE波(0.3 g)作为输入地震动,研究了土体TI性质及饱和特性对场地加速度时程及反应谱的影响。结果表明:层状TI饱和场地和各向同性饱和场地地表的动力响应存在一定差异,TI参数的改变使得场地对地震波产生不同的滤波和放大效应;场地的饱和特性对地表的动力响应有重要影响,饱和多孔介质固液耦合作用对地震波具有削弱作用;地震波斜入射时地表加速度时程及反应谱响应小于其垂直入射时的响应,且入射角度对qP1波入射时的场地影响更明显。

English Abstract

巴振宁, 张家玮, 梁建文, 吴孟桃. 地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析[J]. 工程力学, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
引用本文: 巴振宁, 张家玮, 梁建文, 吴孟桃. 地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析[J]. 工程力学, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
BA Zhen-ning, ZHANG Jia-wei, LIANG Jian-wen, WU Meng-tao. SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MULTI-LAYERED TI SATURATED SITE SUBJECTED TO OBLIQUE INCIDENT SEISMIC WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
Citation: BA Zhen-ning, ZHANG Jia-wei, LIANG Jian-wen, WU Meng-tao. SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MULTI-LAYERED TI SATURATED SITE SUBJECTED TO OBLIQUE INCIDENT SEISMIC WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(5): 166-177. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0363
参考文献 (28)

目录

    /

    返回文章
    返回