周期分布群桩屏障对平面弹性波隔振效应的解析求解

作者：巴振宁; 刘世朋; 吴孟桃; 梁建文

来源：岩石力学与工程学报, 2020, 39(07): 1468-1482.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2019.1201

• 桩基础
• 群桩隔振
• 周期分布
• 弹性波
• 波函数展开法
• Graf加法定理

基于平面波入射下周期分布散射体周围波场的周期分布特性,创造性地提出一种求解无限周期分布群桩屏障对弹性波隔振效应的解析方法。方法首先推导适用于任意坐标系间波函数转换的Graf加法定理,进而采用波函数展开法,充分利用不同周期单元周围的波场完全相同但仅因位置的不同而在频域内相差一个相位的特征,仅需选取一个周期单元分析即可求解整个群桩屏障的散射波场。该解析方法弥补了以往理论分析中桩数较多时难以求解的不足,同时具有精度高、计算量低和显著降低求解时间的优点,便于分析桩体数量较多的群桩屏障隔振规律。重点讨论桩排数、桩体间距和群桩排列方式等因素对隔振效果的影响,结果表明:(1)群桩屏障对SH波的隔离效果主要体现在归一化频率0.2～1.2的较低频段,对SV波的隔离效果主要体现在0.6～1.8的中等频段,对P波的隔离效果主要体现在1.2～1.5和2.2～2.8左右的中等和较高频段;(2)桩排数的增加对SH波隔离效果的提高随每排桩的增加能够提高至50%,对SV波隔离效果的提高随每排桩的增加能够提高至33%,而对P波隔离效果的提高随每排桩的增加提高不超过10%;(3)减小桩体间距有助于提高群桩屏障的隔振效果,但减小排间距的影响较小,而减小列间距则提升明显;(4)整体上梅花形排列的隔振效果优于矩形排列,仅在入射波频率η=0.7～1.8的一个小频段内矩形排列优于梅花形排列。

• 单位
  中国地震局; 天津大学