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摘要
基于Biot波动理论，采用Fourier-Bessel级数展开法，建立了平面Rayleigh波入射下，饱和土中浅埋隧道复合式衬砌的散射力学模型，求解了频域内复合式衬砌的动应力集中系数、孔压集中系数的解析解，通过参数化分析，研究了Rayleigh波在不同入射频率作用下，内衬和外衬的刚度比、厚度比、隧道埋深等因素对复合式衬砌动力响应的影响规律。结果表明，入射频率对复合式衬砌的动应力集中系数和孔压集中系数的空间分布和幅值影响显著；增大内衬和外衬的刚度比、厚度比可以显著降低外衬的动应力集中系数和孔压集中系数，最大降幅可达90%以上，但会显著放大内衬的动应力集中系数，而且超过一定幅值后，对外衬的减震效果影响有限，建议内衬和外衬刚度比取值范围为2～4，厚度比取值范围为1～2；随埋深的增大，内衬的动应力集中系数逐渐降低，Rayleigh波对浅埋隧道动力响应的影响更为显著。研究成果可为水下隧道的抗减震设计提供理论支撑。
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