ГРАНИЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО БАРЬЕРА С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ВОЛНАМИ В ПОРОУПРУГОЙ ПОСТАНОВКЕ

Аннотация

Исследуется возможность ослабления интенсивности волн на поверхности полупространства установкой барьера на основе решения трехмерной задачи динамической теории частично насыщенной пороупругости методом граничных элементов. Цель применения волнового барьера состоит в создании препятствия для распространения поверхностных волн по территории, занимаемой сооружениями или конструкциями. При организации такого способа защиты эффективными могут быть открытые (или незаполненные) траншеи. Численное моделирование проводится методом граничных элементов, основанном на совместном использовании граничных интегральных уравнений прямого подхода трехмерной изотропной теории пороупругости и интегрального преобразования Лапласа. Для описания пороупругой среды используется модель Био пороупругого материала в случае частичного насыщения. Решение во временной области получается с помощью метода, основанного на квадратурных формулах вычисления интеграла свертки, называемого далее шаговым методом. Рассматривается задача о действии динамической нагрузки на деформируемое частично насыщенное пороупругое полупространство с вертикальным барьером в виде траншеи. Для оценки эффективности гашения волн барьером на поверхности полупространства проводится расчет коэффициента снижения амплитуды перемещений при различных значениях коэффициента насыщенности пороупругого материала полупространства, геометрических размеров барьера и различных граничных условиях. Приводятся графики и карты коэффициента снижения амплитуды перемещений. Результаты моделирования показывают, что наличие барьера в виде траншеи приводит к уменьшению амплитуды волны Рэлея в точках, расположенных за траншеей, при всех рассмотренных значениях исследуемых параметров. Показано, что условие проницаемости или непроницаемости границы траншеи не оказывает заметного влияния на ее свойства по снижению интенсивности поверхностных волн. Полученные результаты могут быть полезны для разработки эффективных методов защиты зданий и сооружений от динамических воздействий.