海底深埋隧洞内水压力下饱和土的动力特性

摘要

考虑衬砌和土体的相对渗透性,将土骨架和衬砌分别视为具有分数阶导数本构的粘弹性体和多孔柔性、刚性材料,在频率域内研究了内水压力作用下饱和分数导数型粘弹性土一深埋圆形隧洞多孔柔性／刚性衬砌相互作用的耦合简谐振动.区别于传统Terzaghi和Biot线弹性理论,利用基于Bowen模型的多孔介质理论描述土体的宏观力学特性,通过引入与土体体积分数相关的应力系数以及连续性边界条件,分别得到了饱和粘弹性土和衬砌的位移、应力和孔压的解析表达式.最后,进行了物性和几何参数研究，结果表明：相对渗透系数合理地刻画了衬砌的渗透性;应力系数确定了衬砌和孔隙水共同承担的内水压力值;柔性衬砌情形下的响应幅值与刚性衬砌情形下响应幅值存在较大差异.