考虑非完美界面条件的斜入射P/SV波作用下冰-水覆盖双层海床地震响应研究

　　本文创新性地建立了冰-水-海床系统在斜入射P/SV波作用下的动力耦合模型，采用Biot多孔介质理论描述双层海床动力响应，通过弹簧模型模拟海床-基岩非完美接触界面。研究发现冰层显著放大海床竖向位移与孔隙水压力，界面缺陷则增强水平位移与剪应力响应，为高纬度海域海洋工程抗震设计提供了重要理论依据。

　　

^{Section snippets}

^模型建立

本节系统阐述了冰层、水体、多孔弹性海床及下伏基岩的控制方程，以及各层间边界/连续性条件的详细数学模型构建过程。

^频域求解

通过三个步骤推导斜入射P波和SV波作用下多孔弹性海床的频域理论解：

• 第一步（见3.1节）：引入冰层、水体、海床和基岩的波势函数，代入相应介质控制方程获得波数、波速与激励频率的关系式

• 第二步（见3.2节）：将波势函数表达式代入边界条件方程组，建立关于未知系数的矩阵方程

• 第三步：通过矩阵求逆求解系统响应

^{与现有解的对比验证}

通过将模型简化为无冰层覆盖、完美界面的单层多孔弹性海床，与Li等（2024）的开放流-固界面模型进行对比验证。采用参数：d_c = 0 m, d_w = 50 m, h = 30 m, f = 2 Hz, K_w = 2.25×10⁹ Pa, K_s = 3.6×10¹⁰ Pa, λ = 9.75×10⁷ Pa...

^结论

基于Biot动力多孔弹性理论，我们开发了新模型来研究冰-水覆盖的双层多孔弹性海床在斜入射P/SV波作用下的动力响应。模型创新性地考虑了海床-基岩界面的非完美接触特性，通过波势函数结合系统边界条件推导出严谨解析解，并通过与理想化条件下的基准解对比验证了模型的可靠性。