饱和半空间中Rayleigh波的传播

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研究Rayleigh波在无粘性流体饱和多孔弹性半空间中的传播以及动力响应,在理论和实际工程应用中均有十分重要的意义。经典的Rayleigh波弹性理论已经对半空间弹性介质中Rayleigh波的传播特性以及动力响应做出了详细的分析,形成了Rayleigh波在弹性场地中传播以及相速度存在形式等问题较完整的理论。本论文着重解决饱和多孔弹性半空间中Rayleigh波传播时相速度存在形式以及动力响应的问题。在Biot饱和多孔介质动力学理论、饱和自由场在透水边界条件下Rayleigh波入射的基础上,本文将边界条件扩展到不透水边界条件。在不同孔隙率、泊松比以及地下饱和度的条件下,无粘性流体饱和多孔弹性半空间中Rayleigh波传播的动力响应变化是明显的。在不透水边界条件下,本文对Rayleigh波在无粘性流体的饱和多孔半空间中的存在进行了研究。波在流体和固体之间的不同运动主要依赖于材料常数,并且影响Rayleigh波在液相和固相中的传播速度。在这种介质中可能存在实数相速度和复数相速度。实相速度慢于弹性介质中经典的Rayleigh波速度。对于复相Rayleigh波,研究发现,除了流体的粘滞性外,固体骨架的刚度(孔隙率)以及加固情形(泊松比)对Rayleigh波衰减的影响是十分明显的。通过分析研究Rayleigh波在无粘性流体的饱和多孔半空间中存在的具体形式以及传播速度与孔隙率、泊松比的关系,本文进一步得出了界面透水和界面不透水情况下孔隙率和泊松比对半空间中动力响应的影响,包括位移、应变以及孔隙压力。从总体上看,界面不透水的响应结果大于界面透水时的相应结果。本文的结果可以对流体饱和多孔半空间提供一个必要的动力响应评估。
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