高温、高含冰量冻土中弹性波的传播特性

作     者：李博南 符伟 张雪冰 LI Bo-nan;FU Wei;ZHANG Xue-bing

作者机构：南京工业大学交通运输工程学院江苏南京211816 东京大学新领域创成科学研究科日本东京 吉林建筑大学测绘与勘查工程学院吉林长春130000 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2023年第44卷第7期

页      面：1916-1924页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：江苏省高等学校自然科学研究项目(No.20KJB170005) 国家自然科学基金项目(No.42004129,No.42104099)。 

主　　题：冻土 黏弹性孔隙介质 弹性波 频散与衰减 温度敏感特性 

摘      要：考虑了高温、高含冰量冻土在弹性波激励下表现出的冰晶黏滞性与未冻水流动性,并融入温度对介质物理性质的2种影响机制,通过结合Burgers黏弹性本构关系、BISQ模型和热力学理论推导了冻土中快P波、慢P波和S波传播的相速度及衰减因子的解析表达式,形成了针对该类冻土温度依赖的双相黏弹性孔隙介质理论。在此基础上开展了数值算例分析,明确了3种体波相速度和衰减因子的典型响应模式,并依次讨论了土孔隙度、冰晶黏滞性和地温等因素对它们传播特性的影响方式及敏感程度。证实了温度对快P波的相波速、衰减频带及峰值均有显著影响;对慢P波传播影响较小;对S波仅影响其相速度及低频衰减峰值。通过对比理论模型预测与实验室测试数据,证明了与传统基于弹性介质假设的冻土模型相比,基于黏弹性介质理论提出的新模型可以更好地描述高温、高含量冻土中弹性波的速度和衰减响应特征。