深水浅层破裂压力计算方法 被引量：11

1

作者 孙清华 邓金根 +4 位作者 闫传梁 蔚宝华 刘书杰 刘正礼 肖坤 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1402-1408,共7页

假设深水浅部地层为均质、各向同性的理想弹塑性材料,将井眼周围的地层分为弹性区和塑性区两部分,地层屈服后服从Mohr-Coulomb强度准则,推导出深水浅层不排水时的塑性区半径和井周应力场的理论解答,引入土力学中的超孔隙压力理论,得出... 假设深水浅部地层为均质、各向同性的理想弹塑性材料,将井眼周围的地层分为弹性区和塑性区两部分,地层屈服后服从Mohr-Coulomb强度准则,推导出深水浅层不排水时的塑性区半径和井周应力场的理论解答,引入土力学中的超孔隙压力理论,得出井眼钻开引起的超孔隙压力在井眼周围的分布规律,结合水力压裂理论分析了深水浅部地层的破裂机理并推导出破裂压力的理论公式。该理论的计算结果与工程实测结果接近,证明该理论的可靠性的。深水浅部地层未成岩,在分析深水浅部地层的地质力学问题时,应当考虑引入土力学中的相关理论进行分析。 展开更多

关键词 深水钻井 理想弹塑性 井周应力 超孔隙压力 破裂压力

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软土地基施工期稳定性分析评价方法的探讨 被引量：4

2

作者 吕君雄 罗志强 张汉平 《广东工业大学学报》 CAS 1996年第2期97-103,共7页

在软土地基上填筑路堤时，必须对其稳定性作出合理的评价。本文提出孔隙压力法、有效应力路径法、有效固结应力验算法、侧向位移法等四种施工期稳定性评价方法，以及实例综合分析评价，对于软基路堤施工程序的设计有着重要指导意义。

关键词 软土地基 超孔隙压力 有效应力 侧向位移

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统一边界条件下非饱和土一维固结理论研究

3

作者 秦爱芳 郑青青 江良华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期63-72,共10页

非饱和土固结理论中的边界条件对土体的固结有着重要的影响,它反映了土体在固结过程中边界的透气透水状态。针对实际工程中边界条件的复杂多样性,该文引入一个统一形式边界条件,构建了一个在瞬时均布荷载作用下,由顶面统一边界、底面完... 非饱和土固结理论中的边界条件对土体的固结有着重要的影响,它反映了土体在固结过程中边界的透气透水状态。针对实际工程中边界条件的复杂多样性,该文引入一个统一形式边界条件,构建了一个在瞬时均布荷载作用下,由顶面统一边界、底面完全不渗透边界组成的非饱和土一维固结计算模型。基于Fredlund非饱和土一维固结理论,采用Laplace变换等方法得到了Laplace域内超孔隙压力的解,再通过Laplace逆变换得到了时间域内相应解答。运用一个典型算例,设置合理的边界参数,将统一边界条件下的半解析解退化到几种常规边界条件下的解与文献中已有的结果进行比较,验证了所得解的正确性,并对非饱和土一维固结特性进行了简要分析。研究结果表明:统一边界条件下的半解析解相当于一个通解,具有广泛的适用性;通过改变相关边界参数的取值,可以模拟土层边界条件由完全不渗透到完全渗透的变化过程;固结过程中,边界条件对超孔隙气压力和超孔隙水压力的消散影响很大。因此,该文的研究具有一定的学术价值,所得的半解析解对不同边界条件下的实际工程具有参考价值。 展开更多

关键词 非饱和土 一维固结 统一边界 超孔隙压力 半解析解

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荷载黄土体的工程性质与露天矿排土场稳定控制技术 被引量：5

4

作者 王建国 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2003年第B09期116-121,共6页

本文通过对安太堡露天矿黄土基底排土场特大规模滑坡破坏机理分析,对荷载土体的工程性质及演化规律进行了深入的研究。提出了土体演化弱层的概念。分析了荷载土体的固结效应与强度突变机制;论证了排土场稳定控制的技术理论依据,提出了... 本文通过对安太堡露天矿黄土基底排土场特大规模滑坡破坏机理分析,对荷载土体的工程性质及演化规律进行了深入的研究。提出了土体演化弱层的概念。分析了荷载土体的固结效应与强度突变机制;论证了排土场稳定控制的技术理论依据,提出了具体途径与方法。对于黄土基底排土场设计与施工具有较强的指导意义。 展开更多

关键词 演化弱层 工程性质 超孔隙压力 强度机制 稳定控制技术

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软土场地管桩桩周超孔隙压力有限元模拟

5

作者 李诚 《中国住宅设施》 2023年第9期196-198,共3页

为了研究软土场地管桩桩周超孔隙的压力分布,本文采用有限元分析方法,将沉桩过程简化,模拟得到不同贯入深度时桩周超孔隙压力的分布情况。分析结果表明,经典圆孔扩张理论的解析解不能准确描述桩周土的变形、应力及超孔隙压力;二元地层... 为了研究软土场地管桩桩周超孔隙的压力分布,本文采用有限元分析方法,将沉桩过程简化,模拟得到不同贯入深度时桩周超孔隙压力的分布情况。分析结果表明,经典圆孔扩张理论的解析解不能准确描述桩周土的变形、应力及超孔隙压力;二元地层中沉桩导致的超孔隙压力主要分布在软土底层处;边界条件、施工工况影响超孔隙压力大小及空间分布。 展开更多

关键词 软土 沉桩 超孔隙压力 有限元分析

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考虑能源土渗透性影响的水合物分解超孔压特性研究 被引量：3

6

作者 胡伟 朱海涛 +1 位作者 蒋明镜 李文昊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2755-2762,2772,共9页

天然气水合物分解会产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,引发海底滑坡等地质灾害。考虑深海能源土渗透性的影响,建立修正的Grozic-Nixon超孔隙压力模型,以Storegga海底滑坡为研究案例与Grozic-Nixon模型和Xu-Leonid模型的研究... 天然气水合物分解会产生超孔隙压力,导致深海能源土工程性质劣化,引发海底滑坡等地质灾害。考虑深海能源土渗透性的影响,建立修正的Grozic-Nixon超孔隙压力模型,以Storegga海底滑坡为研究案例与Grozic-Nixon模型和Xu-Leonid模型的研究结果进行对比分析。基于修正模型开展超孔隙压力时变规律研究和参数研究,揭示超孔隙压力的时变规律和不同参数对超孔隙压力的影响效应。结果表明:采用修正模型计算的超孔隙压力最大值相比于原模型减小约21.5%;超孔隙压力先累积后消散,累积速率逐渐减小,消散速率先增大后减小;水合物分解速率和深海能源土渗透率对超孔隙压力的影响最为显著,超孔隙压力最大值可相差6倍。 展开更多

关键词 深海能源土 超孔隙压力 渗透性 时变规律 参数分析

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热采过程中地层超孔隙压力与井眼应力的定量评价 被引量：2

7

作者 薛世峰 马利成 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期78-81,共4页

基于连续介质力学理论,建立了热采蒸汽注入过程中地层超孔隙压力和有效应力定量评价的热流变形耦合数学模型,应用Galerkin有限元全隐式顺序迭代方案,建立了求解该类复杂耦合模型的有效数值解法。数值结果表明,当井筒加热速率为46.82℃/d... 基于连续介质力学理论,建立了热采蒸汽注入过程中地层超孔隙压力和有效应力定量评价的热流变形耦合数学模型,应用Galerkin有限元全隐式顺序迭代方案,建立了求解该类复杂耦合模型的有效数值解法。数值结果表明,当井筒加热速率为46.82℃/d时,低渗透页岩地层的最高超孔隙压力达13.8 MPa,相应的页岩层径向有效应力和周向有效应力分别达到了14 MPa和9 MPa。因此,设计注入蒸汽加热速率的最佳方案应综合考虑页岩的热流动力反应、地应力水平和套管强度等因素。 展开更多

关键词 蒸汽注入 热-流-变形耦合模型 GALERKIN有限元方法 超孔隙压力 井眼应力

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热采过程中井眼热应力定量评价方法 被引量：2

8

作者 马利成 薛世峰 马收 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期91-93,共3页

应用连续介质力学理论,建立了与蒸汽注入过程相关的热-流-变形耦合问题的基本数学模型;应用全隐式顺序有限元数值解方法,对该数学模型进行了求解,获得了井眼热应力与超孔隙地层压力的部分数值结果。结果表明,在300℃注入蒸汽温度情况下... 应用连续介质力学理论,建立了与蒸汽注入过程相关的热-流-变形耦合问题的基本数学模型;应用全隐式顺序有限元数值解方法,对该数学模型进行了求解,获得了井眼热应力与超孔隙地层压力的部分数值结果。结果表明,在300℃注入蒸汽温度情况下,由温度变化引起的井眼区域超孔隙压力可以达到15MPa的水平。由于低渗透页岩地层流体高温膨胀导致的超孔隙压力,有可能产生有效拉张应力,严重时会导致地层破裂。 展开更多

关键词 热采工艺 热-流-变形耦合模型 超孔隙压力 井眼热应奠

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深水浅部非均匀受力地层破裂压力预测模型 被引量：2

9

作者 刘化普 张快乐 《中外能源》 CAS 2017年第1期46-52,共7页

深水浅部地层尚未固结成岩,上覆岩层压力较低,破裂压力也较低,发生井壁破裂与坍塌的风险较高,目前尚无完善的力学理论来预测深水浅层的破裂压力。为此,引入黏土力学超孔隙压力及其破碎性系数来对井眼周围有效应力进行修正,建立非均匀受... 深水浅部地层尚未固结成岩,上覆岩层压力较低,破裂压力也较低,发生井壁破裂与坍塌的风险较高,目前尚无完善的力学理论来预测深水浅层的破裂压力。为此,引入黏土力学超孔隙压力及其破碎性系数来对井眼周围有效应力进行修正,建立非均匀受力的圆形井眼模型、椭圆形井眼模型及其圆形井眼弹塑性力学模型,结合弹性力学理论、塑性力学理论、屈服条件及黏土力学理论,推导出深水浅层非均匀受力情况下的破裂压力计算公式,通过实际测井数据及文献数据完成模型验证,进一步对破裂压力影响因素进行分析。结果表明,深水浅部非均匀受力地层破裂压力受孔隙压力系数、岩石破碎性系数、椭圆长短轴比等因素的影响,孔隙压力系数与岩石破碎性系数越大,破裂压力越小;椭圆长短轴比越大,破裂压力越大,当长短轴比为1.0时,破裂压力最小。 展开更多

关键词 深水浅层 非均匀受力 破裂压力 超孔隙压力 井眼模型

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深海能源土抗剪强度的理论研究

10

作者 于航 戚承志 +2 位作者 朱守东 赵发 王晓娇 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第5期119-124,131,共7页

水合物的存在和分解对能源土的抗剪强度有双面影响。为了研究水合物对于海洋土抗剪强度的影响,考虑到水合物的存在增大了土颗粒之间的接触面积,引入胶结面积比的概念,采用理论推导的方法,修正了考虑水合物影响的有效应力表达式,并提出... 水合物的存在和分解对能源土的抗剪强度有双面影响。为了研究水合物对于海洋土抗剪强度的影响,考虑到水合物的存在增大了土颗粒之间的接触面积,引入胶结面积比的概念,采用理论推导的方法,修正了考虑水合物影响的有效应力表达式,并提出能够同时考虑水合物种类以及赋存模式的黏聚力表达式。根据摩尔-库伦准则,得到抗剪强度随着水合物饱和度变化的关系式。此外,考虑甲烷气体的溶解,修正了水合物分解后的孔隙压力表达式。最后,借助于沉积物三轴剪切试验和水合物分解的数值模拟结果来验证公式的合理性。结果表明:所提公式能较好地反映水合物含量、水合物赋存状态、高水压对强度的影响;同时修正孔压模型有助于更好地分析海底斜坡稳定。 展开更多

关键词 深海能源土 水合物 有效应力 黏聚力 抗剪强度 超孔隙压力

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基于纤维加固砂土静力液化评估的超孔隙压力系数研究

11

作者 张希栋 董晓强 +1 位作者 段伟 谢明星 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期714-724,共11页

纤维加固技术通过向土体中添加离散的抗拉纤维以改良土体的力学性能。通过对纤维加固疏松砂土开展不排水三轴压缩试验以分析其静力液化行为,并对比了不同超孔隙压力系数评估纤维加固砂土液化的可行性。试验结果表明,在不排水三轴压缩下... 纤维加固技术通过向土体中添加离散的抗拉纤维以改良土体的力学性能。通过对纤维加固疏松砂土开展不排水三轴压缩试验以分析其静力液化行为,并对比了不同超孔隙压力系数评估纤维加固砂土液化的可行性。试验结果表明,在不排水三轴压缩下,疏松砂土对静力液化异常敏感,而纤维加固可以有效阻止疏松砂土发生静力液化。纤维显著改变了砂土骨架在不排水三轴压缩下的有效应力路径,从而影响其液化行为。基于有效应力原理定义的传统超孔隙压力系数ru在评估纤维加固砂土的液化时具有明显缺陷。有效超孔隙压力系数r_(u)’和骨架超孔隙压力系数r_(u)^(*)为纤维加固砂土的液化评估提供了更加合理的指标。借助基于混合物法则的本构模型框架,骨架超孔隙压力系数引入了纤维的应力贡献,揭示了纤维、砂土骨架以及孔隙水的荷载分担机制。当r_(u)^(*)=1时,砂土骨架的有效平均应力减小为0,纤维加固砂土发生液化。 展开更多

关键词 纤维加固 砂土 液化 纤维应力 超孔隙压力系数

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天然气水合物分解超孔隙压力研究 被引量：5

12

作者 张炜 李新仲 +1 位作者 李清平 曹静 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期107-116,共10页

针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气体定律,推导了水合物分解... 针对海洋油气资源开采和海洋工程施工过程中天然气水合物分解所引发的工程风险问题,展开了天然气水合物分解超孔隙压力理论模型研究。研究中采用理论解析方法,基于水合物分解前后的相态模型和热力学中的通用气体定律,推导了水合物分解导致的沉积物体积膨胀模型,进一步采用土力学中土体的压缩和回弹特性,最终获得了水合物分解超孔隙压力理论解析模型。采用典型的海底滑坡工程案例,验证了模型的合理性与正确性,并针对模型中复杂的影响参数展开参数考察,获得了不同参数的影响效应。研究对认识水合物分解产生的超孔隙压力的演变机理,保证水合物的储层稳定性,规避水合物分解带来的工程灾害具有重要的理论价值和现实意义。 展开更多

关键词 天然气水合物 水合物分解 体积膨胀模型 超孔隙压力模型 参数考察

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非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法 被引量：2

13

作者 程涛 晏克勤 +5 位作者 胡仁杰 郑俊杰 张欢 陈合龙 江志杰 刘强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期453-460,共8页

基于Fredlund非饱和土一维固结理论,建立了二维平面应变条件下的固结方程组,并得到了单层非饱和土平面应变条件下的解析解。基于相关理论,假设体变系数和渗透系数都为常量,同时考虑到瞬时加载条件下,沿着土体深度方向上产生均匀或者线... 基于Fredlund非饱和土一维固结理论,建立了二维平面应变条件下的固结方程组,并得到了单层非饱和土平面应变条件下的解析解。基于相关理论,假设体变系数和渗透系数都为常量,同时考虑到瞬时加载条件下,沿着土体深度方向上产生均匀或者线性分布的初始超孔隙压力,建立了二阶二元偏微分方程组。求解时,引入函数方法来降低方程的阶数,然后通过分离变量法获得方程的通解。在此基础上,结合一个针对单面排水条件下二维平面应变问题案例,通过与数值解对比,验证了所提方法的正确性。并采用所提方法计算获得了二维平面下超孔隙水压力、气压力沿垂直和水平方向消散的等时线,通过计算对比,分析了不同线性分布情况下,初始超孔隙压力对固结消散过程的影响。研究结果表明:初始超孔隙压力的不同分布对超孔隙气压力消散的影响几乎可以忽略,而对超孔隙水压力消散的影响更大。 展开更多

关键词 非饱和土 二维固结 平面应变 解析解 初始超孔隙压力

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负超孔隙压力消散对基坑稳定影响有限元分析

14

作者 李涛 《山西建筑》 2011年第33期87-88,共2页

在渗流固结耦合理论的基础上,应用通用有限元软件ABAQUS建立开挖的二维基坑模型进行分析,通过开挖结束和负超孔隙压力消散后二者结果对比分析,总结得出了负超孔隙压力消散对桩身弯矩和桩身变形的影响。

关键词 基坑开挖 负超孔隙压力 桩身弯矩 桩身变形

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天然气水合物加热分解储层变形破坏规律研究 被引量：15

15

作者 孙可明 王婷婷 +1 位作者 翟诚 罗惠玉 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期91-96,共6页

为避免开采天然气水合物导致储层变形破坏,引起环境灾害,研究加热法开采天然气水合物过程中水合物饱和度、储层物性参数、超静孔隙压力变化对储层变形破坏的影响。建立了反映水合物分解引起储层力学物性劣化规律的热流固耦合模型,基于AB... 为避免开采天然气水合物导致储层变形破坏,引起环境灾害,研究加热法开采天然气水合物过程中水合物饱和度、储层物性参数、超静孔隙压力变化对储层变形破坏的影响。建立了反映水合物分解引起储层力学物性劣化规律的热流固耦合模型,基于ABAQUS二次开发功能编写场变量子程序,对南海神狐海域水合物加热开采诱导储层变形破坏规律进行数值模拟分析。结果表明:天然气水合物储层分解区和力学性质劣化区范围随温度升高呈扩大趋势;未采气条件下,储层超静孔隙压力以加热井为顶点随分解影响距离呈抛物线型分布,超静孔隙压力过大是导致天然气水合物盖层变形破坏的主要因素;储层塑性变形影响范围随温度升高逐渐扩大,先出现在水合物储层与盖层、储层与下伏层接触界面。该研究为天然气水合物安全开采提供了借鉴。 展开更多

关键词 天然气水合物 加热开采 储层变形 超静孔隙压力 中国南海

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2.5D有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动 被引量：7

16

作者 高广运 姚哨峰 孙雨明 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2019年第5期28-39,共12页

利用2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的非饱和路基地面振动。视轨道结构为非饱和地基上的Euler梁。对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,将空间三维问题化为... 利用2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的非饱和路基地面振动。视轨道结构为非饱和地基上的Euler梁。对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,将空间三维问题化为平面上的两维问题。分析了车速和路基饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响。结果表明,同一车速下,非饱和路基地面振动加速度幅值大于饱和路基。随车速增大,饱和路基地面加速度幅值减小,非饱和路基则先剧烈减小后稍有增大。饱和路基地面振动加速度主频率随车速增大几乎不变小(均为2.2 Hz),而对非饱和路基则是先减小后增大。地面振动加速度在低速时随距轨道中心距离快速衰减,高速时衰减很慢。地面振动加速度可能会出现反弹增大现象,其出现及位置与车速密切相关。同一车速下路基超静孔隙水压力峰值随路基饱和度下降急剧减小,超静孔隙水压力分布深度在0~4.5 m,幅值约在1.8 m深度。 展开更多

关键词 高速铁路 非饱和土 2.5维有限元 地面振动 超静孔隙压力

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水位降落期总应力法与有效应力法对比分析

17

作者 谭海苗 刘俊 王强 《水利技术监督》 2024年第8期178-180,199,共4页

水位降落期稳定计算方法有总应力法和有效应力法,二者在使用上各有优势。文章在分析抗剪强度公式的基础上,指出使用有效应力原理更为科学可靠,但需要获得降落期的超静孔隙水压力。对某土石坝断面进行了详细的稳定分析,其中超静孔隙水压... 水位降落期稳定计算方法有总应力法和有效应力法,二者在使用上各有优势。文章在分析抗剪强度公式的基础上,指出使用有效应力原理更为科学可靠,但需要获得降落期的超静孔隙水压力。对某土石坝断面进行了详细的稳定分析,其中超静孔隙水压力来自比奥固结分析。结果显示,有效应力法能更科学的反应降落期迎水坡的实际情况,并指出在降落时间较短的情况下,总应力法得出的结果可能偏危险。实践也显示比奥固结分析能较好地分析降落期超静孔压。 展开更多

关键词 水位降落期 超静孔隙压力 总应力法 有效应力法 Autobank

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2.5维有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动 被引量：4

18

作者 高广运 姚哨峰 +1 位作者 孙雨明 杨成斌 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期957-966,共10页

开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基... 开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基上的Euler梁,所得频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到三维时域-空间域内结果.分析了车速和路基液体饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响.结果表明,路基从完全饱和转为近饱和状态轨道中心处地面振动位移幅值变化显著;非饱和路基地面振动位移随时间衰减更快.距轨道中心8m远处,同一速度下饱和路基路面振动持时大于非饱和路基;车速提高非饱和土振动持续时间变短,而饱和土地面振动持时变长.近轨道处200km·h^-1下地面振动位移幅值大于其他速度且均以相当速率快速衰减;地面振动加速度级在某些车速下的衰减会出现反弹增大现象,其位置与车速密切相关.轨道中心处超静孔隙水压力主要分布在地表下4.5m内,最大幅值出现在1.5~2.0m深,且随路基饱和度降低显著减小. 展开更多

关键词 高速铁路 非饱和土 2.5维有限元 地面振动 超静孔隙压力

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