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原文传递饱和土隧道的动力响应分析

论文题名：	饱和土隧道的动力响应分析
关键词：	圆形隧道;动力响应;微分求积单元法;饱和土-衬砌耦合系统;多孔介质;数值模拟
摘要：	本文基于多孔介质混合物理论和微分求积单元法，研究了圆形隧道饱和土-衬砌耦合系统的瞬态动力响应，揭示了饱和土隧道的动力学特征，为隧道工程设计提供了必要的理论基础和参考数据。本文分别研究了两种情形：即线性弹性饱和土-衬砌耦合系统的动力响应问题和线性粘弹性饱和土-衬砌耦合系统的动力响应问题。　　在线性弹性饱和土-衬砌耦合系统中，首先，基于弹性理论和饱和多孔介质理论给出了耦合系统的控制微分方程、边界条件、初始条件和土-衬砌之间界面的连接条件；然后，利用微分求积单元法和2阶向后差分格式，分别在空间和时间域内离散了控制微分方程；最后，利用Newton-Raphson迭代法在初始条件下求得了系统的数值解，同时验证了DQEM数值方法的有效性，分析了耦合系统的瞬态响应，考察了土层深度和体积分数对耦合系统的影响。　　在线性粘弹性饱和土-衬砌耦合系统中，基于粘弹性理论和饱和多孔介质理论,给出了耦合系统动力学行为分析的数学模型,其中,饱和土和衬砌的材料分别为微分型粘弹性材料.然后,利用DQEM方法和2阶向后差分格式及Newton-Raphson迭代法得到耦合系统的数值解，分析了耦合系统的瞬态响应，考察了土层深度、材料特性和透水率对耦合系统的影响。　　从研究结果中可以看出,本文利用和发展的微分求积单元法是一种具有较高精度的数值模拟方法,取较少节点就能得到良好收敛结果。同时,本文所涉及的建模思路和数值方法可以推广利用到求解一般情形下饱和多孔介质-结构动力学行为分析中,为工程实际提供必要的分析计算手段。
作者：	刘涛
专业：	计算机应用技术
导师：	朱媛媛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海师范大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文