在土動力學研究中,隨機振動已成為該領域的研究熱點之一,是開展巖土工程以及地震工程等領域研究工作的基礎性課題。影響地震動響應及其反應譜的三大主要因素分別為:震源特性、地震波的傳播途徑和場地條件。在對場地土動力響應分析中,通常許多學者只關心震級、震中距,但震害調(diào)查和理論分析結果表明場地土對震害的影響非常大,因此在地震動響應分析時,場地土的動力學特性和土層結構越來越被重視。在工程地震學和巖土地震工程中,土的動力學特性通常指土剪切模量、質(zhì)量密度、阻尼比以及剪切波速的大小,這些參數(shù)也是工程場地地震安全性評價中的三個必備的計算參數(shù)。在實際工程中,我們遇到最多的是準飽和土,因此,研究S波、P波在準飽和土中的傳播不僅有理論研究意義,而且對生產(chǎn)生活有重要的實際意義。本文在土動力學及隨機振動理論基礎上,對準飽和土中SH波、P-SV波的傳播特性及動力響應問題進行研究。首先對準飽和土的相關理論進行闡述,將準飽和土看作三相介質(zhì)的簡化模型,對土動力學研究中相關的剪切模量、質(zhì)量密度和阻尼比以及飽和度等重要因素重點闡述,不僅考慮了準飽和土中氣體的動力特性,而且充分考慮氣體對流體壓縮性以及準飽和土體多孔介質(zhì)波動傳播的影響;隨后對本文所用到的隨機振動理論、波動理論以及隨機地震模型作了詳細的介紹。然后在隨機振動理論、波動理論和Tajimi Kanai功率譜模型的基礎上,假定一個給定震級、震中距的地震模型模擬地震動運動。針對準飽和土的剪切模量、質(zhì)量密度、阻尼比和飽和度等土特性隨機變化,當輸入的地震波為SH波或P-SV波,利用Rosenblueth方法對準飽和土場地隨機動力響應進行分析,分別得到了放大功率譜密度函數(shù)、加速度功率譜密度、平均值、方差等數(shù)字特征。在數(shù)值算例中,考慮一粘土場地,針對土特性隨機變化和入射角度不同的情形,分析其放大功率譜密度函數(shù)、加速度功率譜密度、平均值、標準差等數(shù)字特征。結果表明,準飽和土特性的隨機變化以及入射角的不同對場地放大效應影響很大。最后根據(jù)Amina Sadouki提出的一個評估非均勻彈性土土特性隨機變化對地面運動響應分析方法,分析了當準飽和土土特性(質(zhì)量密度和剪切模量)為隨機變量時,對無量綱平均位移和剪切應力隨深度變化的影響。使用Laplace變換方法求解微積分方程,得到土特性隨機變化對無量綱平均位移和剪切應力隨深度分布的影響。在數(shù)值算例中,同樣考慮一粘土場地,當準飽和土土特性質(zhì)量密度和剪切模量隨機變化時,得出其變化對無量綱平均位移和應力隨深度分布曲線。經(jīng)過分析得到了土特性隨機變化時對土層無量綱平均位移和應力的影響規(guī)律。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TU435

【參考文獻】

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本文編號：2821104