复杂不均匀地层中隧道响应的频域分析：比例边界有限元法的应用

该篇文章《复杂不均匀地层中地下结构波动响应频域分析 (2008年)》主要探讨了在地质条件复杂的岩土介质中，隧道衬砌结构在地震或波动荷载下的响应行为。研究者运用了比例边界有限元法来解决这类问题，这种方法的优势在于它仅需在问题的边界处应用有限元进行离散，能够自然地满足无限介质中的辐射条件，即在远离结构的区域，波动会按照Sommerfeld辐射条件衰减，这减少了对不均匀介质处理的额外工作量。 文章通过二维无限空间中圆形孔洞在水平向SV波作用下的波动响应模拟，验证了该方法的有效性。具体来说，他们分析了马蹄形隧道衬砌周围应力的分布，发现不均匀的围岩介质，如含有不同特性的介质不连续界面以及软弱夹层，会导致显著的应力集中现象。随着两种介质特性差异的增大，应力集中程度也随之提高；而入射波的频率越高，这种现象表现得越明显。这些发现对于理解和预测地下结构在地震时的稳定性具有重要价值，尤其是在地震频繁的地区，如我国许多大城市，地下结构的抗震设计显得尤为关键。 研究者指出，尽管将围岩假设为均匀介质可以简化问题，但在实际工程中，这种简化往往无法准确反映地下结构的真实情况。因此，深入研究复杂不均匀地层中的地震响应，对于提高地下结构的设计质量和抗震性能具有重要意义。 关键词：比例边界有限元法、地下结构、波动响应、不均匀岩土介质。这篇文章的科学贡献在于提供了一种有效的方法来处理实际工程中的复杂地质问题，并强调了考虑不均匀性在地下结构地震响应分析中的必要性。作者林皋倡，一位资深学者，通过对这一问题的深入探讨，为地下结构的抗震设计提供了理论支持。