频率域中的桩基完整性定量分析

随着桩基的大量应用 ,桩基质量带来的工程问题越来越多 ,这使得对桩基完整性进行检测日益重要。通过对桩基瞬态激振频率的研究 ,提出了在频率域中进行桩基完整性定量分析的新方法。实际应用表明 ,该方法比时间域定量分析方法更简捷、更准确     

桩基瞬态锤击响应及其信号解释

本文建立了不同条件下桩基瞬态锤击响应的数学模型，由不同条件下桩基瞬态锤击响应的理论波形及实测结果，阐述了时间域及频率信号解释的方法。     

频率域激发极化法在水文物探中的应用

本文从频率域激发极化法与时间域激发极化法的等效性入手,说明频率域激发极化法可用于解决水文地质问题,并且频率域激发极化法有许多特点比时间域激发极化法更适宜于在山区、市区等复杂地区进行水文物探工作。最后给出几例频率域激发极化法在水文物探中的应用实例,说明频率域激发极化的应用效果。     

地下水观测频率优化设计研究

地下水观测网优化设计,包括观测孔空间位置及时域上观测频率的优化设计。本文从地下水动态特征出发,提出了地下水观测频率优化设计的时间克立金方法、谱分析方法以及统计学分析方法。在观测频率优化设计中,各种方法研究的角度各有特点和差异。     

时频分析在地震资料解释中的应用

利用时频分析方法,对地震资料的频率成分在频率域进行离散扫描分析,在时间域进行连续扫描分析,对地震资料进行解释性处理,在一定范围内解决了分辨率和信噪比问题给地地震资料解释带来的困难。该方法不仅优于一般的频谱分析,而且具有简单,快速,效果显著,可操作性强等特点。     

修正S变换与常规时频分析方法的对比

地震信号往往是非线性、非平稳信号,基于平稳信号理论的常规傅里叶变换方法不能刻画任一时刻的频率成分,而时频分析技术能同时展示信号在时间域和频率域的局部化特征。修正S变换作为一种较新的时频分析方法,是针对S变换窗函数相对固定、时频分辨率不能调节的问题提出的。通过对修正S变换与常规时频分析方法如短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)和S变换的对比,分析了修正S变换在时频分析方法中的作用。根据合成信号以及实测地震记录的时频分析可知:修正S变换较常规的时频分析方法具有更好的时频分辨率和能量聚集性,更有利于对非平稳信号的处理。     

用双正交小波实现有限脉冲信号的滤波

小波分析是一种时间-频率的分析方法，它具有多分辨分析的特点，而且在时频两域都具有表征信号局部特征的功能，因此被称为数学中的“显微镜”。紧支撑正交小波除了Haar小波外不具有线性相位，因此用双正交样条小波和Mallat塔式算法对有限脉冲信号进行了分解与重构。基于小波变换相当于频率域的带通滤波原理，尝试了在时间域对有限脉冲信号利用小波变换进行了滤波，并用一个数学模型做验证，基本上压制了需要消除的波形，并在其中讨论了双正交样条小波的阶次问题。     

桩基动测法频谱分析PC-1500机程序

一、功能现在工程民用建筑的桩基动测法方兴未艾,其中计算桩的承载力需测出桩的主振频率。为此,需对所得波形曲线进行频谱分析。本程序利用快速富利叶变换(FFT)将时间域函数h(t)变换为频率域函数H(f),并利用三次样条函数插值法加密,最后绘出频谱曲线。本程序利用具有解析解的函数进行过校验;并对多条实测曲线进行计算的结果,都能较好地突出主振频率。     

Tau-p变换的频率域算法及Tau-p域的偏移处理

针对时间—空间域倾斜迭加算法的一些缺点,本支根据倾斜迭加运算与富里叶变换的关系,提出在频率一波数域实现τ—p变换。在频率一波数域进行τ—p变换,还可与视速度滤波相结合,以便更有效地消除干扰波,提高处理质量。根据τ—p变换频率一波数域算法原理,提出了在τ—p域直接实现偏移处理,同时指出,为了避免假同相轴的干扰,必须进行插值处理。     

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆,桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程,结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程,得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。     

基于径向不变假定的现浇大直径管桩纵向振动响应频域解

假定各物理量沿径向不变化,建立了低应变瞬态集中荷载作用下现浇大直径管桩振动响应的计算模型和波动方程。采用Laplace变换法,求得了波动方程的频域解析解,采用Fourier逆变换求得了时域响应。将文中解计算结果与三维频域解析解进行了对比分析,文中解的入射峰-反射峰时间差与三维频域解差别很小,说明对于PCC桩这种大直径薄壁管桩,采用径向不变假定对计算结果几乎没有影响。因此,在PCC桩低应变检测波形分析时,采用基于径向不变假定的二维解是完全合理的。将文中二维频域解的计算结果与二维时域解的结果进行了对比分析,结果表明,2种解在入射波、第一个桩底反射波、第二个桩底反射波峰值大小和到达时间非常吻合,这说明考虑环向位移与否对计算结果没有太大的影响,研究PCC桩低应变动力响应的问题时忽略水平方向的位移是完全可以的。     

电偶源瞬变电磁测深研究（二）——瞬变电磁场的求解方法

主要指出了瞬变电磁场求解的几种方法,重点阐述频率域的方法,也就是利用已有的频率域的解,通过傅里叶变换或拉普拉斯变换的逆变换求得时间域的瞬态解。      

Comparative study of analytical and numerical evaluation of the dynamic response of buried pipelines to road-cut excavation blasting

ABSTRACT

This study develops a mathematical model of buried pipelines subjected to surface blast loading based on the theory of beam on elastic foundation. The Fourier transform, a mathematical formula that converts the time domain of the problem to the frequency domain, was used in order to solve a fourth-order non-homogeneous partial differential equation. Transforming the solution back to the time domain, the blast-induced Peak Particle Velocity (PPV) of the pipeline can be calculated. In addition to the mathematical model, a three-dimensional finite element model has been established, thereby drawing a comparison between analytical and numerical results. It can be concluded that the analytically calculated PPV values are found to be higher than the corresponding numerical values. Lastly, the safe distance from the pipeline to blast source and the maximum allowable ANFO explosive weight for two types of rock have been presented in the form of graphs by imposing a limit of 50 mm/s for PPV. This comparative study has investigated the effect of road-cut excavation blasting on pipelines buried under only two types of rock mass. However, it can be used for different types of rock and explosives, mainly thanks to the comprehensiveness of the analytical solution.     

低应变下变阻抗薄壁管桩动力响应频域解析解

管桩低应变完整性检测时,桩顶一点受到瞬态集中荷载的作用,其动力响应问题是一个三维波动问题。基于三维波动理论,建立了任意段变阻抗薄壁管桩动力响应的计算模型和波动方程,结合初边值条件,采用Laplace变换法求得了该波动方程的频域解析解,采用Fourier逆变换求得了时域响应。将计算结果与三维有限元结果进行了对比分析,解析解的计算结果和三维有限元结果较为接近,两者在入射波峰、缺陷反射峰和桩底反射峰处都较为吻合,两种方法位移响应曲线基本相同。给出了桩顶不同点的动力响应,并探讨了高频干扰问题。对变截面桩和变模量桩的动力响应特性进行了分析。     

时间域航空电磁数据线圈运动噪声去除方法仿真研究

时间域航空电磁探测中,接收线圈在地磁场中的运动产生感应电动势,形成线圈运动噪声,因其幅度较大而成为航空电磁探测中的主要噪声源之一。线圈运动噪声具有低频特性,虽然幅度随频率增大而迅速衰减,但仍然含有高于发射基频的频率成分;因此,传统的高通滤波器在处理线圈运动噪声中存在一定的局限性。根据航空电磁数据的特点,采用多项式拟合全波半周期运动噪声,运用拉格朗日优化算法求解运动噪声多项式系数,并将其从半周期电磁数据中去掉以达到去除噪声的目的。通过仿真实测数据的运动噪声压制实验,对比分析了多项式拟合法与传统高通滤波器法的线圈运动噪声去除能力。仿真结果表明,多项式拟合法能够有效去除航空电磁数据中的线圈运动噪声,提高信噪比超过40 dB。     

煤复电阻率频散机理研究

为了研究在0~200 kHz条件下煤复电阻率频散的物理机理,在恒定电流变频条件下,测量煤的复电阻率幅频相频。利用傅里叶逆变换,将煤的复电阻率频域数据变换成时域数据;利用Cole-Cole模型,将复电阻率频散数据进行拟合;借鉴双电层形变假说理论,对比砂岩频散现象,研究煤的复电阻率频散机理。结果表明:在电流频率为0~200 kHz,焦作赵固矿和九里山矿样品复电阻率频散特征与岩石相似,复电阻率幅值随频率增大而减小,复电阻率相位的绝对值随频率的增大先增大后减小,引起频散特征的原因主要是激发极化,电磁感应的影响程度很小。煤复电阻率测量和频散机理的研究成果为复电阻率测井提供了理论依据,具有一定的应用前景。      

地震动信号的小波分析

小波分析是一种新的数学方法,因具有良好的时频局部化性质而优于传统的傅立叶分析。地震动是由于地城引起的地面运动,其时间历程函数表现为具有突变特征的非平稳随机过程,因此更适于利用小波变换进行频谱分析。我们在总结小波分析基本原理和方法的基础上,首次利用小波变换分别对地震动加速度时程和速度时程进行了分解和重构,对地震动信号分解结果做了相应频谱分析,并对其小波分析的工程意义进行了初步探索。     

A non‐linear coupled finite element–boundary element model for the prediction of vibrations due to vibratory and impact pile driving

This paper presents a non‐linear coupled finite element–boundary element approach for the prediction of free field vibrations due to vibratory and impact pile driving. Both the non‐linear constitutive behavior of the soil in the vicinity of the pile and the dynamic interaction between the pile and the soil are accounted for. A subdomain approach is used, defining a generalized structure consisting of the pile and a bounded region of soil around the pile, and an unbounded exterior linear soil domain. The soil around the pile may exhibit non‐linear constitutive behavior and is modelled with a time‐domain finite element method. The dynamic stiffness matrix of the exterior unbounded soil domain is calculated using a boundary element formulation in the frequency domain based on a limited number of modes defined on the interface between the generalized structure and the unbounded soil. The soil–structure interaction forces are evaluated as a convolution of the displacement history and the soil flexibility matrices, which are obtained by an inverse Fourier transformation from the frequency to the time domain. This results in a hybrid frequency–time domain formulation of the non‐linear dynamic soil–structure interaction problem, which is solved in the time domain using Newmark's time integration method; the interaction force time history is evaluated using the θ‐scheme in order to obtain stable solutions. The proposed hybrid formulation is validated for linear problems of vibratory and impact pile driving, showing very good agreement with the results obtained with a frequency‐domain solution. Linear predictions, however, overestimate the free field peak particle velocities as observed in reported field experiments during vibratory and impact pile driving at comparable levels of the transferred energy. This is mainly due to energy dissipation related to plastic deformations in the soil around the pile. Ground vibrations due to vibratory and impact pile driving are, therefore, also computed with a non‐linear model where the soil is modelled as an isotropic elastic, perfectly plastic solid, which yields according to the Drucker–Prager failure criterion. This results in lower predicted free field vibrations with respect to linear predictions, which are also in much better agreement with experimental results recorded during vibratory and impact pile driving. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

套管井脉冲源磁场特性的有限元分析

利用有限元法对套管井中脉冲源的磁场分布进行数值模拟,并讨论了套管相对磁导率,套管厚度以及脉冲时宽对磁场分布的影响。模拟结果表明,脉冲源套管井中磁场信号分为早期信号和晚期信号,早期信号衰减剧烈,主要为无用信号和高频的有用信号,晚期信号主要为低频的有用信号,衰减缓慢,可较好地反映地层信息;套管相对磁导率较大时磁场强度小,套管相对磁导率较小时磁场强度较大,但衰减很剧烈,不稳定,所以适中的套管相对磁导率更有利于测量。     

粘弹性地基中有限长桩横向受迫振动问题解析解

基于动力Winkler模型(BDWF)对粘弹性地基中有限长桩的动力响应进行求解,得到了其在桩顶受水平循环荷载作用下的简单形式的时域解析解。通过迭加原理得到了半正弦激振条件下的瞬态解析解,经过简单的数学运算得到了桩头动力阻抗系数。通过对稳态激振时幅频曲线和相频曲线的分析,讨论了桩侧土阻尼系数和刚度系数对共振频率和共振峰值的影响规律。并讨论了桩底边界条件对水平动力响应的影响。本文为单桩的动力分析提供了一种简单的解析分析方法,可为工程设计提供初步参考。