考虑剪切滑移效应时节理岩体中剪切S波的传播特性探析

基于一种优化时域算法,考虑岩石节理面剪切滑移效应,对弹性剪切S波在岩石节理中的传播特性进行理论分析.通过建立节理面剪切滑移理论模型,推导并获得了剪切S波斜入射岩体节理时波的传播方程,并对剪切S波斜入射岩石节理面时的数值解进行了参数研究.结果表明,在研究节理的剪切滑移效应对应力波传播规律的影响时,该时域方法避免了复杂的数学运算,如傅立叶变换和傅立叶逆变换,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解;参数研究表明节理面剪切滑移效应影响着波的传播规律以及能量的变化规律.在工程实际问题分析时,本文的理论模型可更有效的应用于岩体中应力波传播特性方面的研究.     

三参数节理玫瑰花图的编制和应用

本文剖析了常用二参数(条数和产状)节理玫瑰花图的严重缺陷,提出用节理贡献来衡量节理发育程度,采用节理条数、规模和产状三个参数制作玫瑰花图。节理玫瑰花图组直观地从多侧面反映出节理发育状况,使用和分析方便,效果显著。     

岩体内应力波传播的研究进展与展望

岩体动态力学行为和应力波传播特性是岩体工程动态稳定性分析的关键科学问题之一.天然岩体内广泛存在着从细观缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续结构面,影响应力波的传播,导致应力波能量的衰减.岩体内的细观缺陷和宏观节理对应力波传播的影响具有不同的作用机理,充分认识不同尺度的不连续面对应力波传播规律的影响对岩体工程动态稳定性分析具有重要意义.首先,分析了应力波在细观缺陷岩体内的衰减机制,详细介绍了研究细观缺陷岩体内应力波传播的波散射方法、等效弹性模量方法、等效黏弹性连续介质方法,对比总结了这些方法的适用性及优缺点.其次,分析了应力波在宏观节理岩体内的透、反射机制,系统介绍了研究宏观节理岩体内应力波传播的位移不连续方法和等效连续介质方法,重点概述了这2种方法的优缺点.再次,总结了双尺度不连续结构面岩体内应力波传播的分析方法,在同一框架内分析了双尺度不连续结构面岩体内应力波的传播规律,阐明了细观缺陷和宏观节理对应力波传播规律的不同作用机理.最后,结合深部岩体工程、极地岩体工程等国家重大项目,展望了应力波分析方法在极端环境下岩体工程稳定性分析中的应用.     

节理岩体中纵波传播特性数值研究

利用通用离散元程序（ UDEC）研究应力波在单个和多个平行节理中的传播规律,为了简化问题,其中的应力波为垂直节理入射的P波。数值模拟的结果表明,在单个节理的情况下,透射系数的大小只与节理的法向刚度有关,而与节理的剪切刚度和内摩擦角无关;在多个平行节理的情况下,节理数影响应力波的透反射情况,节理数增加,透射系数随着节理间距减小的变化值增大。     

二维波穿过单节理的透射率特性及其隐含意义

二维波穿过单节理的问题是一个复杂的多因素影响问题,其透射率影响因素有:节理无量纲刚度、射线角、巷道半径、所在点离巷道中心的径向距离以及岩石力学性能参数.对二维波穿过单节理的透射率进行了详细的算例分析.归纳了二维波穿过单节理后透射率特性,在此基础上提出了相关问题的研究策略.分析结果表明:单节理后各节点透射率的研究,可以通过单节理后某一以巷道或钻孔中心为中心的圆弧上各节点的透射率来展开;射线角为90°的射线上节理后各节点透射率的研究,可以通过节理后某一节点的透射率来展开;单节理的透射率的研究可以在一个固定半径值的巷道或钻孔的模型上用一种典型的岩石进行.     

岩石节理剪切强度研究

利用断裂力学理论分析了纯剪切应力状态和双向压应力状态作用下节理模型的断裂机制。在已有的数值模拟和实验基础上,通过引入分形维数,推导了粗糙节理的摩尔-库仑剪切强度的改进公式。该公式的分析结果显示,节理尺度相对于岩体尺寸越大,节理的抗剪强度就越低,并且节理的抗剪切强度与分形维数的关系是一种非线性增长关系。     

冲击荷载下充填节理花岗岩动力特性试验研究

以实际工程为依托,采用理论分析和冲击试验相结合的方法,基于一维应力波理论及能量守恒原理,完成了混凝土和石膏充填材料节理岩体以及石膏材料不同充填孔隙率节理花岗岩试样的冲击试验,通过应力波的传播规律以及岩样破坏特征,得到了不同充填介质与能量耗散规律的关系以及应力波与充填介质孔隙率的关系。结果表明：与混凝土材料相比,石膏充填材料的应力波有效应力传递较高、透射性较强、破坏效果更好及能量损耗较低;随着充填材料孔隙率的增大,透射波强度有增大的趋势,透射性能更好,冲击破坏后粒径大的碎块占比更多,能量耗散更低。     

黏弹性节理岩体中应力波的传播特性分析

为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数值解与已有的频域内封闭解对比,验证推导过程的正确性;最后,对相关参数的影响规律进行分析。结果表明：模型无量纲系数、无量纲节理厚度、无量纲节理间距和入射角等都对波的传播产生影响;对于单条节理,应力波的透反射系数以及能量耗散率主要取决于位移不连续模型的无量纲参数、入射角及无量纲节理厚度;而对于一组平行节理,透射系数还和平行节理数与节理间距的大小有关,且节理条数的增加对入射临界角位置处透射波振幅的衰减影响更为明显。     

节理岩体巷道顶板预应力锚杆加固作用研究

为了深入探讨预应力锚杆对节理岩体巷道顶板的加固机理和作用,采用ANSYS数值模拟软件,研究了不同节理位置和节理倾角等节理特征下,预应力锚杆支护前后节理面及巷道稳定性变化规律.结果表明：位于巷道顶板中央附近的小角度节理,是影响巷道稳定性的主要因素.预应力锚杆支护可以将节理面压应力提高2-3 MPa,顶板表面处压应力增大3-4 MPa,消除了垂向拉应力,顶板应力松弛区内的压应力提高了约2 MPa.角度越小,越靠近巷道中央,锚杆支护后的节理面压应力及松弛区内压应力的增加率越大,预应力锚杆支护作用越明显.与锚杆不穿节理相比,穿过节理的预应力锚杆支护效果更显著.     

节理面渗流性质的探讨

本文在“充填模型”的基础上研究了节理面的变形和渗流特性。通过理论公式与试验数据的拟合表明:在通常工程实战所能遇到的应力水平上,本模型具有一定的合理性,可以应用到节理岩体的变形与渗流的耦合分析中去。     

管道联接件参数识别的波动方法

基于波动理论,提出了一种识别管道联接件物理参数的新方法.以直管在平面内的弯曲振动为例,将弯曲波分解为左、右行波和衰减波,建立起管道单元上各测量点功率谱与波谱的关系,并由联接件处位移连续及力平衡条件,将联接件刚度及阻尼表示成波谱的函数.由联接件物理参数的辨识转化为与联接件相连管道单元上波谱的辨识.最后通过数值算例验证了波动方法在管道联接件物理参数辨识中的可行性.结果表明,波动方法在参数辨识中具有良好的识别精度和数值稳定性,是一种极有潜力的参数辨识方法.     

地声直达波干扰的速度域滤波

在浅地层地下物体的声波探测中，沿地表层传播的声直达波干扰是影响探测结果的主要因素之一．传统的频谱分析、解术积等方法很难将它与目标反射波分离。利用直达波与目标反射波视速度的差别，在速度域对其滤波，减小了直达波的干扰，提高了目标反射波的信噪比，解决了浅地层声波探测中反射波信号的提取问题。     

应力冲击波在结构节点的反射和透射

应用固体冲击波理论，分析杆中一维压应力冲击波，通过结构十字形刚节点时的反射和透射行为，建立估算反射波和透射波波后参数估算公式．     

井地地震技术数值模拟及工程应用

井地地震是通过地面激发,井中接收的方式来对目标体进行透视的物探技术,该技术利用地震波走时和能量衰减来反演目标体内部结构,解决实际工程问题.本文首先阐述井地地震独特的观测方式及其原理,然后建立地质模型,采用射线追踪法计算走时,应用同时迭代重建算法(SIRT)进行数值模拟,并分析该算法的效率和精度,总结其优缺点,最后通过某...     

低应变检测中振源及桩土相互作用的影响分析

敲击-回波法是基桩完整性检测的有效方法,基于一维应力波理论,可以根据桩顶反射波质点振动速度响应曲线（包括走时、幅值及相位）来确定桩体波阻抗变化范围及程度。然而,在实际中,桩是柱体而非杆件,截面变形不均匀。通过点源激发的波分量及在桩顶侧面的反射波,分析了桩顶近场三维波动现象,并基于圆柱中纵向波对远场波进行分析。结果表明,在测点位置及激振频率满足一定的要求时,三维波动特性及纵向波频散特性可以削弱,桩的动测信号可近似用一维应力波理论来分析。在桩土相互作用下,桩体中应力波随传播衰减,分析了桩土剪切波速差异对应力波衰减影响规律,结果表明,应力波衰减不仅与桩土剪切波速比值有关,而且还与桩土剪切波速绝对值有关,桩体剪切波速越低、土体剪切波速越高,应力波衰减越快。     

Hull deformation measurement for spacecraft TT&C ship by Photogrammetry

When voyaging,ships are subject to inevitable hull deformations caused by the changes in the environmental temperature and external stress.These are a crucial source of errors when measuring data using a spacecraft tracking,telemetry,and control(TTC) ship.A prototype system based on photogrammetry was developed for the real-time measurement of a spacecraft TTC ship's hull deformation.This system has high accuracy,a simple structure,and convenient maintenance,and requires few changes to the ship's structures.To improve its performance,an estimation approach is proposed for hull deformation angles.With the proposed approach,the central positions of cross spots in successive frames can be predicted based on the prediction of the camera's attitude,and their extract locations can be found by defining a series of small windows around each predictive location.Then,the optimal estimate of the camera's attitude is updated by the designed extended Kalman filter using the extracted cross spots and their corresponding local coordinates,with which the hull deformation angles can be found.To verify the proposed measurement approach,its performance was tested during the normal sailing,floating,and rocking on the sea of a spacecraft TTC ship.The experimental testing results demonstrated that the proposed approach performs well in terms of accuracy and robustness.It can satisfy the hull deformation measurement requirement for a spacecraft TTC ship in real time.     

倾斜界面转换点轨迹的计算方法研究

P-SV转换波传播路径是非对称性,而转换波的叠加需要抽取真正的共转换波点道集。不同于水平界面,倾斜界面的转换波的转换点坐标轨迹还要取决于界面的倾角和倾向,而且难于用精确的解析表达式表示。本文从Snell定律出发用牛顿迭代法导出确定倾斜界面转换波点的迭代方程,通过计算表明牛顿迭代算法速度快而且非常准确。     

多偏移距地震映像法应用技术研究

在地震映像方法勘探中,不同偏移距获得的地震波所包含的信息是不一样的,同时,偏移距也是影响地震分辨率的一个主要因素,合理选取偏移距能取得更好的勘探效果。本文结合对向家坝至上海高压输电线路湖北咸宁段塔基岩溶地带采用浅层地震多偏移距映像勘探技术勘察的实例,应用共偏移距处理技术,抽取映像法勘探结果中不同偏移距下的多条地震剖面作对比研究,分析不同偏移距下地震波对于地质异常体的反映,探讨适合多波联合勘探的最佳接收窗口内的最佳偏移距,以提高勘探效率和精度。     

二层介质的时-深转换模型研究

在水平叠加时间剖面上,研究了两桩号处上、下层底界面对应的反射时间以推算其空间反射点位置。已往分层作图法不符合射线原理,程序扫描迭代法运算量大且不稳定,故当二层介质倾向一致或相反时,其特例公式无法适应各种情况。针对这一问题,根据平面波在二层均介质中的传播理论,当两介质层倾向一致时,用几何法推出上层底界面的入射角和下层底界面的倾角的公式,并确定角的正负,进而分析出通式;当两介质层倾角不同时,根据实例模型用解析法编程验证了通式的正确性,从而导出时－深转换的通用数学模型。在地震资料解释中便于计算机准确、高效地将地震成果转换为地质成果。     

利用多项式拟合单炮初至作地表静校正

在地形复杂地区进行地震勘探,静校正是一个普遍的难题,针对常规静校正方法的不足,提出了一种利用多项式拟合单炮记录初至时间作地表静校正的方法,根据地形起伏对反射波到达时间的影响和对初至时间的影响具有很大的相似性,通过拟合单炮记录的初至时间,求取该炮各道拟合初至时间与实际初至时间的差值,作为该道对应的地表静校正量,然后再按常规方法进行炮点校正、低速带校正。采用该方法对地形复杂地区的实际地震资料进行了处理,取得了较好的效果。