马怀发，杨茹

（1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；2.中国水利水电科学研究院工程抗震中心，北京100048）

三维饱和地基人工黏弹性边界

马怀发1，2，杨茹2

（1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；2.中国水利水电科学研究院工程抗震中心，北京100048）

本文针对中低频率工程振动问题，不计流体加速度，基于球面波动方程导出了无限大三维饱和地基人工黏弹性边界及其流量边界条件。在此基础上给出了具有人工黏弹性边界的饱和土体动力固结问题虚位移原理。根据有限元语言编写出算法脚本文件，并基于有限元自动生成系统（FEPG），生成了计算源代码程序。通过在无限大地基表面施加冲击荷载和突加荷载的数值算例，验证了所建立方程和程序的正确性。本文方法可以应用于三维饱和地基的动力固结问题数值模拟。

半无限饱和地基；三维人工黏弹性边界；虚位移原理；孔隙水压力；有效应力

1 研究背景

根据地震的传播机制，地震荷载是从远域地基波及到土体结构，而后产生地震响应。地震波由远及近，再由近及远传播。在采用有限元法进行动力分析时，一般将半无限地基划分为邻近结构的近域地基和其外围的远域地基。近域地基及土体结构构成了地震响应分析的研究对象，而切割近域和远域地基的边界即形成了人工边界。人工边界分为全局边界和局部边界，全局边界虽然是对无限介质的精确模拟，但其时空偶联的频域求解方法难以在有限元中实现，非线性问题不好考虑。……