Численное моделирование ослабления поверхностных волн Рэлея при экранировании свайным барьером
DOI:
https://doi.org/10.55287/22275398_2026_58_121Ключевые слова:
поверхностные волны Рэлея, свайный барьер, численное моделирование, экранирование волн, конечно-элементное моделирование, виброзащита, сейсмозащита, геотехника, контраст плотностейАннотация
В статье представлено численное моделирование ослабления поверхностных волн Рэлея при экранировании локализованным свайным барьером в линейно-упругой среде. Моделирование выполнено в квазитрехмерной постановке в программном комплексе SIMULIA Abaqus с использованием явных методов интегрирования уравнений движения. Рассмотрены варианты с различной плотностью материала сваи при неизменных упругих характеристиках, что позволило оценить влияние контраста плотностей на характер распространения волнового поля. Анализ проведен по временным реализациям вертикальных перемещений в контрольной точке и по пространственным распределениям модуля перемещений в приповерхностной зоне. Установлено, что наличие свайного барьера приводит к снижению амплитуды колебаний в зоне за препятствием и вызывает фазовое запаздывание сигнала по сравнению с однородной средой. Показано, что тяжелая свая преимущественно работает как отражающий элемент, формируя зону интерференции перед барьером, тогда как легкая свая обеспечивает более выраженное ослабление за счет захвата, рассеяния и переизлучения энергии волны. Сделан вывод о более высокой эффективности сваи с пониженной плотностью относительно окружающей среды для задач вибро- и сейсмозащиты оснований, фундаментов и оборудования.
Библиографические ссылки
1. Pshenichkina, V.A., Ivanov, S.Yu., Rekunov, S.S., & Churakov, A.A. (2025). Otsenka nadezhnosti sistemy «sooruzhenie–mnogosloynoe osnovanie» s uchetom zhestkosti, moshchnosti i konfiguratsii sloev. Vestnik MGSU, 20(6), 888–898. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.6.888-898 DOI: https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.6.888-898
2. Kurbanmagomedov, A.K., Akatyev, S.V., Starodubtsev, V.V., Dikova, E.V., & Musaev, A.V. (2025). Postanovka desyatietazhnogo zdaniya s podvalom i osnovaniem pri udarnykh, vzryvnykh i seysmicheskikh volnovykh vozdeystviyakh. Sistemnye tekhnologii, 4(57), 18–27. https://doi.org/10.48612/dnitii/2025_57_18-27
3. Pshenichkina, V.A., Ivanov, S.Yu., Rekunov, S.S., & Churakov, A.A. (2025). Vliyanie sootnosheniya zhestkostey zdaniya i mnogosloynogo gruntovogo osnovaniya na seysmicheskiy otklik sistemy. Vestnik MGSU, 20(2), 231–245. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.2.231-245 DOI: https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.2.231-245
4. Nuzhdin, L.V., & Mikhaylov, V.S. (2023). Chislennyy raschet svaynogo polya s uchetom dinamicheskikh vozdeystviy. Construction and Geotechnics, 14(2), 22–36. https://doi.org/10.15593/2224-9826/2023.2.02 DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2023.2.02
5. Alielahi, H., Nadernia, Z., & Entezari, M.M. (2023). A numerical study on effect of underground cavities on seismic ground response due to Rayleigh wave propagation. SN Applied Sciences, 5(2), 64. https://doi.org/10.1007/s42452-023-05283-1 DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-023-05283-1
6. Agakhanov, E.K., Agakhanov, M.K., & Trufanova, E.V. (2023). Modelirovanie povedeniya bolsheproletnogo unikalnogo sooruzheniya pri dinamicheskom vozdeystvii. Sistemnye tekhnologii, 4(49), 17–24. https://doi.org/10.55287/22275398_2023_4_17
7. Karabaeva, M.U. (2023). Rasprostranenie vibratsii zheleznodorozhnogo dvizheniya pri raspolozhenii polotna vyshe poverkhnosti okruzhayushchey mestnosti. Mekhanika i tekhnologiya, 4(13), 58–65.
8. Chen, X., Wang, Y., Meng, F., Xie, K., Yi, L., & Zheng, Y. (2023). Isolation effect analysis of periodic pile barriers for Rayleigh waves using complex band diagram. Computers and Geotechnics, 158, 105370. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105370 DOI: https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105370
9. Kuznetsov, S.V. (2012). Seismic waves and seismic barriers. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 8(1), 87–95. https://doi.org/10.31857/S057232992106009X DOI: https://doi.org/10.31857/S057232992106009X
10. Morozov, N.F., Bratov, V.A., & Kuznetsov, S.V. (2021). Seismic barriers for protection against surface and head waves: multiple scatterers and metamaterials. Mechanics of Solids, (6), 33–44. DOI: https://doi.org/10.3103/S0025654421060133
11. Saiyan, S.G. (2025). Modelirovanie rasprostraneniya delta-impulsa cherez seysmicheskiy baryer iz bimodulnogo materiala. Nauchnyy zhurnal stroitelstva i arkhitektury, 4(80), 91–103. https://doi.org/10.36622/2541-7592.2025.80.4.009 DOI: https://doi.org/10.36622/2541-7592.2025.80.4.009
12. Saiyan, S.G. (2025). Ispolzovanie integro-differentsialnykh uravneniy dlya modelirovaniya rasprostraneniya seysmicheskikh voln cherez baryer s effektom pamyati. Vestnik MGSU, 20(10), 1495–1507. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.10.1495-1507 DOI: https://doi.org/10.22227/1997-0935.2025.10.1495-1507
