非连续变形分析方法中的阻尼问题研究

定量研究了非连续变形分析(DDA)方法中的黏性阻尼与数值阻尼。首先,基于Newmark直接积分法,推导了块体系统的运动方程。其次,通过动力学中的黏性阻尼理论建立了DDA中动力系数、时间步长与黏性阻尼比的关系式,探讨了DDA中的常加速度积分方案的数值阻尼分区及阻尼比计算方法,进而得到两种阻尼共同作用时的阻尼比表达式,并分析了频域内阻尼比的分布情况。最后,以谐振激励下的块体振动为例,通过对比不同阻尼作用下块体位移的DDA计算值与理论解,验证了本文提出的阻尼比计算公式的正确性。研究表明：黏性阻尼对低频的衰减作用明显,数值阻尼则可以很快地消除高频干扰,而二者共同作用下可降低阻尼的频率相关性。该研究成果为DDA的振动、波动等动力计算的阻尼取值提供了理论依据。     

含单一滑面岩石试件滑动过程的模拟实验研究

根据设计的实验装置．对含有单一滑面岩石试件滑动过程进行模拟实验研究，得到了滑动过程、动摩擦阻力系数、阻尼系数等随滑动速度的变化规律，同时测得动摩擦力系数、阻尼系数随压力的变化关系。实验证实在一定的速度范围内，随着滑块的相对滑动速度不断增加，阻尼力反而减小，这种现象就是负阻尼。     

考虑辐射阻尼的土-结构相互作用体系等效输入

为考虑土-结构相互作用对输入地震波的影响,基于两步法思想,建立了考虑辐射阻尼效应的等效输入地震波。在该种方法中,将单自由度体系的基础地震反应为上部结构的输入,然后用状态空间法计算考虑土-结构相互作用后体系阻尼比的变换情况,用以修正上部结构的阻尼系数,从而利用刚性基础的反应近似计算土-结构相互作用的影响。对一个单自由度体系和一个5层框架结构进行计算分析,算例分析表明,直接利用自由场的地震波或基岩波作为上部结构的输入,计算误差甚至超过100%,而两步法可使体系的计算误差小于10%,采用修正阻尼系数的两步法,误差将小于5%,满足工程需要。     

瑞利阻尼系数确定方法对高土石坝地震反应的影响研究

土石坝地震反应分析中,瑞利阻尼系数在很大程度上影响计算的精度。改进了阻尼系数的确定方法,采用不同阻尼系数对土石坝进行了时域动力分析,并与频域计算结果进行了比较。结果表明：当坝高超过100 m后,采用结构基频确定瑞利阻尼系数的方法高估了结构的阻尼,导致结构的动力反应偏小;改进后的方法能较好地反映结构的阻尼特性。通过对拟建的双江口直心墙土石坝进行动力分析,进一步验证了改进阻尼系数确定方法的合理性。     

地下结构地震反应分析中场地瑞利阻尼构建方法比较研究

动力时程分析中,结构地震反应的计算精度很大程度上取决于瑞利阻尼系数的确定。通过对某一成层场地在不同地震动作用下的动力反应分析,比较了目前工程上常用瑞利阻尼构建方法的时域计算结果和频域等效线性化计算结果,探讨了由频域分析中的滞回阻尼比构建时域分析中瑞利阻尼系数的新方法。在此基础上,对比研究了不同瑞利阻尼构造方法对某单层双跨地下车站结构地震反应的影响。结果表明:对于场地地震反应而言,提出的瑞利阻尼系数的时域计算结果与频域解的平均误差最小;对于地下结构地震反应而言,改进完整形式瑞利阻尼系数的时域计算结果与该方法计算结果基本一致。提出的瑞利阻尼系数计算方法精度较高,操作简单,可在场地和地下结构地震反应分析中推广使用。     

强夯加固机理及其环境影响的数值分析

采用大变形几何非线性有限元法分析强夯加固机理及其振动对环境影响。在强夯计算模型中,引入P波阻尼和S波阻尼的概念来说明土体的材料阻尼特性,同时运用改进人工边界法来模拟波在人工边界上的传播。采用速度和加速度作为强夯振动对环境影响的评价标准,得出强夯的最小安全距离。隔振沟是一种有效的隔振方法,分析了隔振沟隔振效果的各种影响因素,对实际工程具有一定的参考价值。     

测定低应变桩土相互作用阻尼系数的试验方法

低应变桩土相互作用阻尼系数是进行基桩缺陷定量化分析的一个关键参数。利用瞬态激振作用时桩顶入射波与反射波之间的关系,提出了确定低应变桩土相互作用阻尼系数的方法。对砂土、粉土、粘土进行的试验结果表明,低应变桩土相互作用阻尼系数不是一个常数,它随桩侧土受到的上覆有效压力增加而增加。当桩侧土受到的上覆有效压力从30kPa增加到180kPa时,3种土的阻尼系数均增大了30%以上。同样应力条件下,砂土的阻尼系数最小,粉土次之,粘土最大。     

土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析

通过全面考虑土-结构动力相互作用体系中上部结构阻尼、地基土黏滞材料阻尼以及地基基础平动与转动时的辐射阻尼,推导了土-结构相互作用体系的耦合阻尼比公式。结合国内外关于阻尼调整系数的研究成果,提出了基于加速度反应谱的阻尼影响因子概念,建立阻尼影响因子 与《规范》中地震影响系数 的关系式。通过耦合阻尼比公式以及提出的 与 的关系式,对土-结构相互作用体系地震作用加以研究。结果表明考虑土与上部结构的相互作用后能够增大体系的阻尼性能,并大大降低上部结构的地震作用,提高体系的整体抗震性能。其成果为未来抗震防灾研究与工程的抗震设计提供了理论依据。     

精密仪器厂房微振动实测与数值模拟分析

为探究精密仪器厂房防微振结构设计方法,本文分别通过现场实测和数值模拟方法对苏州某高科技电子工业厂区一单层轻钢结构厂房微振动水平进行了评价和分析。对该厂区进行场地环境振动实测,对比了厂房建成前后地坪振动特性;利用ANSYS软件建立了厂房有限元模型,分析了Rayleigh阻尼和底板厚度对厂房振动特性的影响。研究结果表明:厂房建成后底板振动满足振动限值要求;厂房的桩筏基础有明显的减振效果,但对不同方向和频段地面的振动影响有所差异;阻尼比和底板厚度对结构主频影响较小,而对振幅影响较大,阻尼比在1~3 Hz和10~50 Hz的频段内对振幅影响较大,底板厚度在50 Hz以下对振幅影响较大。因此,在厂房防微振设计时,适当增加底板厚度和阻尼可减小中低频振动,从而达到较好的减振效果。     

跨孔电磁波层析处理中阻尼系数的确定与应用

代数重建技术ART(Algebra Reconstruction Technology)是一种层析处理数学方法,具有计算速度快、图形简洁直观等优点,被应用于电磁波CT方法的数据处理中。但该处理方法易发散,结果难以控制,因此它的敛散性成为提高其应用的主要问题。这里通过在ART算法中加入阻尼系数的做法保证了迭代的收敛,并对阻尼系数的取值范围进行了探讨,成功地用于电磁波数据处理中。     

Experimental Study of Damping Characteristics of the Bedrock in A Nuclear Power Station

The damping characteristics of the bedrock in a nuclear power station are studied experimentally by free vibration system with one degree of freedom. On the basis of a numeridal analysis of the results, we come to the conclusion that the damping coefitciemt C of the bedrock is not constant, but a function of the frequence. This conclusion indicates that the subject we studied has non-linear behaviour. This point of view seems to be useful especially for the further study of dynamic constiutive equations of the rock mass.Also the damping coeficient C reported in this paper is of referential value to the engineering design.     

基岩裂隙水水位沿程变化曲线方程的实验研究

本文根据室内模拟实验，研究了不同条件下隙宽小于3mm单一裂隙基岩水水位沿程变化曲线，验证了孙峰根等人建立的单一裂隙基岩水水位沿程变化的曲线方程。结论对基岩水运动理论的研究具有重要的参考价值。     

基岩水的壁间运动及基本特征

本文通过对基岩水与孔隙水的比较分析，介绍了基岩水的分布、水动力学和水化学特征，指出了基岩水运动具有均位趋势、选择流动及汇流特性，得出了渗流理论不宜用于基岩水的结论。     

三分量地震散射波成像在天津蓟县城市活断层探测中的应用

在精细解决近地表地质问题方面,三分量地震探测技术具有明显的优势。笔者基于点散射地震—地质模型,推导出多分量散射波时距方程,在建立多分量散射波成像原理的基础上,对天津蓟县城市活断层探测的三分量地震资料进行处理。成像结果表明,基岩面的波组特征明显、构造内幕特征较丰富,而且基岩面附近的小断层发育。通过研究,基本明确了该地区基岩与第四系土层的接触关系,探明了山前断裂情况和基岩面附近的地质结构特征。     

江北砾岩碳酸钙胶结特征及物质来源研究

江北砾岩是河流砾石层在地表胶结形成的沉积岩,其胶结物性质及来源问题长期以来倍受人们关注,但研究不深且存在明显争议。本文对岩石薄片和基岩、风化土壤、河成潮土、地下水、河岸滴水、河水、砂砾岩基质的化学成分进行了深入研究。化学分析结果表明,江北砾岩基质CaO含量高达30% , 沿岸出露基岩、土壤CaO 含量达10%左右,是河成砂土的3～ 10倍多,地下水、河岸滴水的Ca2+含量分别达116mg / L、160mg /L; HCO-3 分别为412mg /L、436mg /L,约为河水的3倍。与此同时,大量砂、砾岩薄片观察也表明,江北砾岩胶结物中含有大量的方解石。据此,我们认为江北砾岩胶结物可能主要来源于川江沿岸广泛分布的中生代基岩及其风化壳。      

Comparison of alternative representations of hydraulic-conductivity anisotropy in folded fractured-sedimentary rock: modeling groundwater flow in the Shenandoah Valley (USA)

A numerical representation that explicitly represents the generalized three-dimensional anisotropy of folded fractured-sedimentary rocks in a groundwater model best reproduces the salient features of the flow system in the Shenandoah Valley, USA. This conclusion results from a comparison of four alternative representations of anisotropy in which the hydraulic-conductivity tensor represents the bedrock structure as (model A) anisotropic with variable strikes and dips, (model B) horizontally anisotropic with a uniform strike, (model C) horizontally anisotropic with variable strikes, and (model D) isotropic. Simulations using the US Geological Survey groundwater flow and transport model SUTRA are based on a representation of hydraulic conductivity that conforms to bedding planes in a three-dimensional structural model of the valley that duplicates the pattern of folded sedimentary rocks. In the most general representation, (model A), the directions of maximum and medium hydraulic conductivity conform to the strike and dip of bedding, respectively, while the minimum hydraulic-conductivity direction is perpendicular to bedding. Model A produced a physically realistic flow system that reflects the underlying bedrock structure, with a flow field that is significantly different from those produced by the other three models.     

塔中Ⅱ区鹰山组岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及环境意义

由于充填物形成时流体性质和古水文环境不同,其碳氧同位素值也不同。因此,利用充填物碳氧同位素值可以判别缝洞充填过程中流体性质和古水文环境。通过对塔中Ⅱ区奥陶系鹰山组风化壳缝洞充填物测井曲线分析、岩芯观察与薄片鉴定,发现塔中Ⅱ区缝洞充填物测井显示一般为高GR,主要为钙泥质充填物和角砾充填物。对充填物碳氧同位素进行分析并与基岩相比较,结果表明钙泥质充填物δ13C值为0.6‰~1.04‰,δ18O值为-6.8‰~-5.5‰,δ13C值明显偏正,由此认为溶洞中钙泥岩充填于良里塔格期海相环境;小角砾充填物δ13C值为-0.13‰,δ18O值为-6.29‰,与基岩值一致,判断为基岩垮塌或破碎充填形成。研究可为古岩溶缝洞储层充填机理研究和古岩溶模式建立提供依据。      

土-地下结构体系地震反应的简化分析方法

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基岩水平向输入地震动,采用该简化方法和二维有限元法对土-地铁地下车站结构体系的地震加速度反应特性进行了对比分析,结果表明：简化方法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应大于二维有限元法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应,两者的差异与输入地震动特性有关,但其随地铁地下车站结构高度变化的总体趋势较为一致;随着输入地震动强度的增大,其差异程度也有所加大。该简化方法可合理反映土-地下结构体系的动力相互作用效应,可作为地下结构抗震设计分析的一种辅助方法。     

核岛结构设计地基场地及计算基底效应研究

针对新型核电工程结构AP1000核岛结构设计地基中的5类非坚硬岩场地,即硬岩场地、软岩场地、上限软-中等土场地、软-中等土场地和软土场地,采用一维土层场地模型开展场地土和计算基底条件对设计地震动影响计算分析。分析中,场地模型的计算基底剪切波速分别取为700、1 100、2 438 m/s,计算基底输入地震动分别选择基于核电建设相关技术文件和规范规定的反应谱RG1.60谱、AP1000谱和HAD101/01谱（5个阻尼比）合成的人工地震动时程。计算分析表明：非坚硬岩场地会导致场地地震动峰值加速度及频谱特性显著变化,场地越软影响程度越显著;除软土场地外,场地对地震动峰值加速度和反应谱的影响均为放大作用,软土场地对地震动较低频段反应谱有放大作用,但对峰值加速度和较高频段反应谱具有强烈的减小作用;对于各类场地,计算基底及其剪切波速的变化均会导致地表地震动峰值及频谱特性明显甚至显著变化,其影响程度与计算基底剪切波速成正比;随着场地由硬变软,计算基底剪切波速的变化对场地地震动的影响程度大为减小,至软土场地几乎不产生影响。考虑到场地类型及计算基底选取对场地地震动的显著影响,我国核电厂建设引用AP1000标准设计时应合理分析场地的适宜性。