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杨博,汤跃文,夏江海,张萌,龙友明,张锐.基于谱元法考虑层间接触状态的Rayleigh波频散特征正演计算[J].计算力学学报,2023,40(6):1000~1007
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基于谱元法考虑层间接触状态的Rayleigh波频散特征正演计算
Forward calculation of Rayleigh waves dispersion characteristics considering interlayer contact state based on spectral element method
投稿时间:2022-08-18  修订日期:2022-11-04
DOI:10.7511/jslx20220818002
中文关键词:  Rayleigh波  频散曲线  谱元法  层间接触状态  速度-应力有限差分仿真
英文关键词:Rayleigh waves  dispersion curves  spectral-element method  interlayer contact state  numerical simulation of velocity-stress finite difference
基金项目:国家自然科学基金(51708071;51927814);重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX1024);重庆交通大学自然科学类揭榜挂帅项目(XJ2023000201)资助.
作者单位E-mail
杨博 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400074
浙江大学 地球科学学院, 杭州 310027
重庆交通大学 交通土建工程材料国家地方联合工程实验室, 重庆 400074 
ybengineer@tom.com 
汤跃文 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400074  
夏江海 浙江大学 地球科学学院, 杭州 310027  
张萌 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400074  
龙友明 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400074  
张锐 长沙理工大学 公路养护技术国家工程研究中心  
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中文摘要:
      为了提升Rayleigh波应用于成层土基勘探的精细化水平,本文基于谱元法原理,通过Goodman模型和Matsui层间滑移系数建立了可考虑层间不同接触状态的Rayleigh波理论频散方程。针对典型土基成层结构,运用谱元法和快速矢量传递解析法对比计算了层间完全连续状态下土基的Rayleigh波多阶模态频散曲线,结果显示谱元法计算结果与解析法相应结果之间的平均相对误差在0.3%以下,具有较高的计算精度。在此基础上,通过改变层间接触状态和敏感性分析,揭示了层间接触状态对Rayleigh波基阶频散特征的影响。最后,结合速度-应力有限差分数值计算,验证了谱元法计算层间不同接触状态下R波频散特征的可靠性。
英文摘要:
      In order to improve the refinement level of Rayleigh waves applied to layered soil-based exploration,based on spectral-element method(SEM),this study established the theoretical dispersion equation for Rayleigh waves considering different interlayer contact states through Goodman model and Matsui interlayer slip for Rayleigh waves coefficient.For the typical layered subgrade structures,comparing calculations of the dispersion curves of Rayleigh waves multi-order modes with SEM and fast vector transfer analytic method,the results show that the average relative error between the calculation results of SEM and the corresponding results of analytic method is under 0.3%,which indicates high calculation accuracy.On this basis,the sensitivity analysis was carried out by changing the interlayer contact state,and the influence of interlayer contact state on the dispersion characteristics of Rayleigh waves was revealed by SEM.Finally,the reliability of the SEM for calculating the dispersion characteristics of Rayleigh waves under different contact states between layers was verified by comparing with the numerical simulation of velocity-stress finite difference.
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