Saturated porous media dynamics with application to earthquake engineering

Abstract

The numerical modelling of fluid-saturated porous media dynamics within a continuum-mechanical framework is the ultimate aim of this dissertation. This purpose is achieved by exploiting the Theory of Porous Media (TPM) together with thermodynamically consistent constitutive laws for the material modelling. Additionally, the Finite Element Method (FEM) beside different monolithic or splitting time-stepping schemes are used for the numerical implementation. Within an isothermal and geometrically linear framework, the focus of this monograph is on fully saturated biphasic materials with immiscible phases. This covers the case of materially incompressible solid and fluid aggregates, and the case of a materially incompressible solid but compressible fluid constituent. Moreover, the treatment comprises two important incidents in porous media dynamics, namely, dynamic wave propagation in unbounded domains and liquefaction events. Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Entwicklung und Implementierung fortschrittlicher Werkstoffmodelle und numerischer Verfahren zur Analyse und Simulation fluidgesättigter, poröser Medien bei verschiedenen dynamischen Belastungen. Hierbei konzentriert sich die Behandlung auf zwei wichtige Ereignisse in gesättigten Böden, nämlich die Wellenausbreitung in unbegrenzten Gebieten und die seismisch induzierte Verflüssigung.