Full waveform inversion method for horizontally inhomogeneous stratified media

Full waveform inversion method is an approach to grasp the physical property parameters of underground media in geotechnical nondestructive detection and testing field. Using finite-difference time domain （FDTD） method for elastic wave equations, the full-wave field in horizontally inhomogeneous stratified media for elastic wave logging was calculated. A numerical 2D model with three layers was computed for elastic wave propagation in horizontally inhomogeneous media. The full waveform inversion method was verified to be feasible for evaluating elastic parameters in lateral inhomogeneous stratified media and showed well accuracy and conver- gence. It was shown that the time cost of inversion had certain dependence on the choice of starting initial model. Furthermore, this method was used in the detection of nonuniform grouting in the construction of immersed tube tunnel. The distribution of nonuniform grouting was clearly evaluated by the S-wave velocity profile of grouted mortar base below the tunnel floor.     

波纹管注浆质量检测中的弹性波声时特征研究

采用弹性波注浆质量检测仪对某高速一批波纹管的注浆质量进行试验检测,并运用概率方法,将弹性波重复穿透浆体的声时极差值作为随机变量,通过SPSS软件对这一原始样本进行正态分布检验。检验结果揭示了弹性波在波纹管注浆中的传播规律以及声时极差样本服从正态分布情况下检测结果的可靠性,这样大大减少了工作量,进一步完善了波纹管注浆检测评价体系。     

正交各向异性弹性层／压电半空间结构中Love波的传播特性

研究了层状半空间介质中Love波的传播特性,其中表面层为正交各向异性纯弹性材料,而半空间为横观各向同性压电材料。推导了显函形式的频散方程,并结合数值算例分析了压电材料的性能和正交各向异性的程度对传播速度的影响。     

桥梁预应力孔道压浆质量检测现状及新技术研究

分析现有预应力孔道质量检测方法的优缺点及使用范围,结合弹性波全长法检测技术,提出全长法压浆质量普查、超声波缺陷专项检查相结合的检测方法,并经过缺陷处置,形成了完整的孔道检测及处理方法体系,弥补了孔道检测方面的不足。     

瑞利面波椭圆极化在盾构隧道地层扰动探测中的应用

为解决传统物探方法在城市盾构隧道工程中难以对地层扰动达到较好探测和监测目的，提出了主动源瑞利面波椭圆极化方法. 采用二维有限元数值模拟对实际盾构隧道施工背景下的地层情况进行全波场正演模拟，并对其波场传播、速度频散和椭圆极化频散等特征进行分析；结合工程实例，进一步将椭圆极化方法和传统速度频散方法进行对比研究. 研究结果表明:主动源瑞利面波椭圆极化方法在探测地下介质结构分布及监测地下空洞等异常结构的变化方面具有和传统速度频散方法同样的探测效果，但由于其不需要长大检波器排列，对周围环境震动等噪声抗干扰能力相对较强，因此更适合城市等场地受限和具有一定震动和噪声干扰的环境，从而具有更广阔的应用前景.      

土石混填路基压实度波动计算模型研究

为实现土石混填路基压实质量准确、快速检测,基于土石复合介质波动传播特性,导出了通过纵横波速综合反演土石混填路基压实度的波动计算模型。并以瞬态瑞雷波测试为手段对模型路基进行现场波动测试,采集波动数据,计算路基压实度。最后将压实度理论计算值与灌砂法测试结果作对比分析,验证该模型的可靠性。     

土石混填路基压实度波动计算模型研究

为实现土石混填路基压实质量准确、快速检测,基于土石复合介质波动传播特性,导出了通过纵横波速综合反演土石混填路基压实度的波动计算模型.并以瞬态瑞雷波测试为手段对模型路基进行现场波动测试,采集波动数据,计算路基压实度.最后将压实度理论计算值与灌砂法测试结果作对比分析,验证该模型的可靠性.     

Equivalent stiffness of the saturated poro-elastic half space interacting with an infinite beam to harmonic moving loads

The expression of the equivalent stiffness of the saturated poro-elastic half space interacting with an infinite beam to harmonic moving loads is obtained via the Fourier transformation method in the frequency wave number domain. Based on the obtained equivalent stiffness, the frequency wave number domain solution of the beam-half-space system is obtained by the compatibility condition between the beam and the half space.Critical velocity of harmonic moving loads along an infinite Euler-Bernoulli elastic beam is determined. The time domain solutions for the beam and the saturated poro-elastic half space are derived by means of the inverse Fourier transformation method. Also, the influences of the load speed, frequency and material parameters of the poro-elastic half space on the responses of the beam are investigated. Numerical results show that the frequency corresponding to the maximum deflection and bending moment increases with increasing load speed. Moreover,it can be seen that at higher frequencies, the dynamic response is independent of the load speed. The present results also show that for a beam overlying a saturated poro-elastic half space, there still exist critical velocities even when the load velocity is larger than the shear wave speed of the medium.     

垮塌区隐患资源爆破开挖变形响应的DDA法

针对地下金属矿山垮塌区隐患资源开采的安全问题，应用非连续变形分析法（DDA）研究垮塌区隐患资源在爆破动荷载作用下的变形响应. 通过势能极小化原理和平面应变假设探讨DDA法的计算过程，在DDA模型中引入自由场边界和设置边界单元体的法向与切向自由阻尼器来模拟垮塌区边缘采场的爆破开挖，讨论了注浆加固后的垮塌区滑移面附近区域在爆破动荷载作用下的变形特征. 研究结果表明:DDA模型中的输入波表现出明显的滞后性，根据输入波的滞后性计算波的传播速度与现场实测结果非常接近；爆破开挖后垮塌区滑移线下部区域的变形明显小于上部区域，与实际开挖后现场的监测结果相符合；距离爆源越远的监测点，速度放大系数越大，在DDA法中引入自由场边界和边界单元的自由阻尼器来研究垮塌区边缘采场在爆破动荷载作用下的变形响应是可靠的.      

参数和结构对超晶格成像特性的调制

利用传输矩阵方法研究了不同结构和不同参数调制下的成像特征.结果表明:在近似相同总层数和相同的参数下,不同结构对成像有一定影响:周期结构完美成像的波矢范围最大,thue-mose模型次之,fibonacci模型最小;进一步研究当负折射率介质的介电常数或磁导率偏离1时的成像特点,发现除了可以通过调节负折射率介质的介电常数或...     

隧道瞬变电磁法地电参数敏感度分析

为探讨瞬变电磁法用于隧道超前预报时瞬变电磁场的特点,用ANSYS模拟了层状半空间和地下全空间瞬变电磁场的传播特性．通过改变低阻异常体的埋深、半径、电阻率及高阻围岩的电阻率,得到了瞬变电磁场探测结果对各参数的敏感程度,并对探测结果进行拟合,得到了相应的函数特性．结果表明：地下全空间瞬变涡流场的传播表现为“水波效应”,而非层状半空间的“烟圈效应”;隧道中低阻体地电参数变化将显著改变二次场的时域特性．是隧道电磁法的敏感参数：高阻围岩电导率变化对二次场时域特性的影响不大．是不敏感参数．     

浅海低频点声源作用下海底地震波的数值模拟

建立了点声源作用下海底地震波的时域数值计算模型.利用该模型,对二维半无限空间简单海洋模型的低频点声源海底地震波问题进行了数值模拟,得到了海底表面处的加速度和声压值.结果表明,浅海低频点声源的大部分能量耦合到海底基岩中以地震波的形式向远处传播.声源频率、海底吸声系数和海底基岩阻尼系数对舰船海底地震波信号均有影响.     

沥青路面设计方法探讨

沥青路面设计方法对路面结构的确定有明显影响,在简略分析弹性层状体系理论之后,介绍了Shell设计法和AI设计法,并在对比分析我国设计方法与该方法不同的基础上,探讨了我国沥青路面结构设计中的不足,为沥青路面设计规范的后续完善提供部分思路.     

变阻抗桩纵向振动的半解析解

考虑桩周土体的三维波动效应,分析成层黏性材料阻尼土中桩顶受任意轴向激振力作用时变阻抗桩的纵向振动特性,求得桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,分析了底部土层模量变化和桩身阻抗变化对桩纵向振动特性的影响。     

变阻抗桩纵向振动的半解析解

考虑桩周土体的三维波动效应,分析成层黏性材料阻尼土中桩顶受任意轴向激振力作用时变阻抗桩的纵向振动特性,求得桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,分析了底部土层模量变化和桩身阻抗变化对桩纵向振动特性的影响。     

时速600公里磁浮列车隧道初始压缩波洞内传播特征和洞口微气压波特征

基于三维数值模拟方法，采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和改进广义黎曼变量特征线方法，在隧道入口端未设置以及设置开口型缓冲结构条件下，分别研究了初始压缩波在隧道洞内的传播及洞口(默认为出口)的微气压波特性。研究结果表明:隧道入口设置开口型缓冲结构与无缓冲结构相比，其产生的初始压缩波的最大压力梯度下降了67.56%；初始压缩波在隧道内的传播过程中存在先激化后衰减的过程，其中未设置缓冲结构和设置开口型缓冲结构的临界长度分别为2和6 km，而满足微气压波控制标准的临界隧道长度分别为33和34 km；虽然开口型缓冲结构可较大幅度降低初始压缩波的最大压力梯度，但是对于长大隧道而言，由于传播过程中压缩波不断激化，开口型缓冲结构实际上对减缓微气压波的作用存在较大幅度的弱化，建议还应采取如竖井等工程措施以减缓激化；缓冲结构对不同隧道长度的洞口内压缩波的最大压力梯度的影响不同，所以需要结合不同类型缓冲结构和长度等因素来确定对应的最佳隧道长度匹配关系。      

电磁波在光子晶体中介质界面的传输矩阵

为探讨电磁波在光子晶体中两介质界面的传播特点,利用电磁场的边界条件,导出了电磁波在介质交界面传播的传输矩阵,并用此矩阵讨论了透射波和反射波的相位和偏振特征;得到了反射波相位发生突变的条件和布儒斯特定律。     

瞬态波在非均匀损伤混凝土介质中的传播与反演

研究瞬态波在非均匀介质中的传播,根据波的响应反演介质的损伤.首先将连续的非均匀损伤介质区域分层处理成均匀损伤区域,利用波谱系数传递矩阵和快速傅里叶变换,对瞬态波在2种典型损伤度模型中的传播进行了实例计算,得到了相关的声学参数,然后在此基础上结合用Newton迭代法、Tikhonov正则化以及L曲线准则得到了与真实损伤度...     

颗粒离散元分层建模法及颗粒尺寸效应

离散元分析方法是研究岩石力学行为、完善岩石力学基础理论的重要工具之一,为提高颗粒离散元法模拟室内岩石力学及大规模工程尺度试验的精确度,提出分层建模法,该方法对岩石或岩体关注区域采用小尺寸颗粒进行精细化模拟,外侧非重点关注区域采用大尺寸颗粒建模以扩大计算区域. 采用分层建模法进行单轴压缩、巴西劈裂试验并与常规建模计算结果进行对比,初步验证了分层建模法模拟室内力学试验的可行性. 研究结果表明:分层建模法与常规建模一样受颗粒尺寸效应影响,但可以减少颗粒流模型中的颗粒数量,计算效率提高50%以上;分层模型的单轴抗压强度和起裂应力分别与外层对应的常规模型相比,最多仅减小2.7%和1.9%,匹配单轴抗压强度时可先以外层材料常规模型作参照,单轴抗压强度和起裂应力的变异系数（coefficient of variation,COV）普遍大于常规模型,但依然在2%的可接受范围内;分层模型中粒径分布的不均匀性对模型弹性阶段的变形性质影响较小,分层模型的弹性模量与外层对应的常规模型相比减小1.3% ~ 2.3%;分层模型的巴西劈裂抗拉强度与外层对应的常规模型增大了1.32% ~ 2.35%,宏观破裂特征与小粒径常规模型相似,但在加载板附近有更多的裂纹.      

Experimental study on seismic performance of tall building with steel transfer trusses located at a higher level

Based on a shaking table experiment of 1 : 25 scale frame-shearwall structure model with steel transfer trusses, the dynamic characteristics, seismic responses in elastic and elastic-plastic phases with de- structive forms of the structure were studied. It was observed that cracks were developed with earthquake wave acceleration increasing, but no severe crack was developed in the structure during the experiment. In the seismic responses caused by artificial wave, site wave and E1 Centro wave, that caused by the artificial wave is the most intense one. Displacement angle between steel transfer trusses is large, which means the transfer stories might be weak. However, the seismic performance of the steel transfer trusses is good and the overall structure can satisfy seismic fortification requirements in the region of intensity 6.