饱和土伴有排水的动力反应计算与试验研究

饱和土伴有排水的动力反应计算,一直是土动力学未解的悬题。但却是工程中常见现象。今天饱和土动力反应计算是不排水的。但实际资料已表明,这样计算误差很大。因为地震记录发现：排水时地震峰值加速度记录要远小于不排水时,但伴有较大的沉降,产生地基变形,形成灾害。在饱和软土路基上也一样，交通振动引起路面不均匀沉降造成很多灾害。今天由于无法计算饱和土在动荷载下伴有排水的反应,我们无法估量这些反应带来的影响，控制灾害发生。鉴此,申请者在求得两相饱和介质动力学方程有关固，流相Green函数及相应的排水Lamb表象公式，解答了排水爆炸场情况下；应用固，流相Green函数和排水Lamb积分，系统解决饱和土伴有排水时的动力反应计算。并根据柱坐标Green函数解答，设计室内动三轴试验，用试验结果验证计算的正确性。揭示饱和土地基在动荷载作用下伴有排水的各参量变化规律, 探索控制灾变,为和谐社会与经济建设服务。

饱和土在动力作用下伴有排水的反应计算，一直是土动力学中未解决的难题。但它却是工程中常见现象。问题是今天关于饱和土的动力反应计算还无法考虑排水，只象一般土一样计算。现场资料表明，这样的计算不反映实际。地震记录就指出，饱和砂土在排水与未排水时反应不一样：排水的峰值加速度要远小于不排水，但伴有较大沉降，产生严重地基变形，形成灾害。事实上，自从上世纪70年代开始，人们就试图进行饱和土排水反应计算。但关键是：要求得两相饱和介质动力固，流相Green函数及表象公式，这也是本基金课题申请的重要目的。本申请得到国家自然科学基金委员会的资助后，通过4年的努力基本解决了上述问题，圆满地完成了基金申请书的所承诺的要求与任务；从而在理论，应用，试验与实验上都取得了许多重要的进展。.首先在理论上， 实现了 Biot方程耦合快，慢纵波的解耦。建立了对应的饱和孔隙介质表象积分方程，利用在本基金研究中提出的换元表达项，实现流相位移的消元。方便地完成了孔隙介质动力学的边界元法计算。其次，在工程应用计算上，解决饱和土爆炸场和打桩的伴有排水问题的动力反应计算。这些也使得在动力排水问题试验与测试上也取得重要进展，.如，打桩排水计算结果得到了江苏金坛市开发区联合中策橡胶项目工地工程的实际验证。实际工程测试的排水量与计算排水量绝对误差都在土力学计算的传统适用范围之内。本基金研究所及方法也能在实验室试验中得到更精确的验证。由于计算中未考虑土的非线性，也未考虑土残余变形后的孔隙度的变化，虽然三轴试验实测排水量与计算排水量有较大相差；但将计算结果乘以修正系数 (0.47～0.55)后，两者极为吻合。 .鉴此，我们希望今后立足近年发展起来的Stokes-Darcy系统创新理论，以便在固相位移确定后，确立各式离散流相物理量，深入地探讨两相饱和介质动力反应；配合力学存在，以变分求得弹性极值状态，完成孔隙弹性体存在的第一(Somigliana)，第二 (Volterra) 和混合(Gurtin)表象的BEM积分。.本基金执行中也存在不足：首先在今后的基金执行过程中，要进一步加强国际合作。.其次，应该进一步加强年轻科研人才的培养。同时，应该进一步扩大相关国家重大需求工程领域的研究。加快国家发展，使立足世界之前，让基金的资助产生更大的价值。