复杂不均匀地层中地下结构波动响应频域分析

摘要

研究了不均匀岩土介质中隧洞衬砌的波动响应.比例边界有限元法被用来求解这一类问题.这种方法的优点是只需在边界上用有限元进行离散;无限介质的辐射条件自动得到满足;对一般不均匀介质的分析可不增加额外的工作量.方法的有效性得到二维无限空间中圆形孔洞在水平向SV波入射作用下波动响应的验证.计算了马蹄形隧洞衬砌周边的应力分布.不均匀的围岩介质包含几种情况:一是含两种不同特性介质的不连续界面;另一是围岩中含软弱夹层.数值结果表明:在两种不同特性介质的不连续界面附近,以及在软弱夹层附近都会出现应力集中现象.两种介质特性差别愈大,应力集中程度愈高.此外入射波的频率愈高,应力集中现象也愈明显.这些结论对于地下结构的抗震设计将具有重要参考价值.