岩溶探测中的弹性波CT方法

弹性波CT方法,又称地震波层析成像技术.这种技术利用大量的地震波速度信息进行专门的反演计算,得到测区内岩土体弹性波速度的分布规律.利用这种方法探查岩溶的分布、形态及连通性与其它测试方法比较,分辨率高、效率高、空间位置准确.在岩溶发育地区进行工程勘察,采用常规钻探与弹性波CT成像相结合的勘察方法,可消除工程安全隐患.     

冲击弹性波法在衬砌质量检测中的应用

输水隧洞衬砌结构存在灌注质量缺陷及脱空区时会引起渗漏或塌方等一系列危害。探地雷达是混凝土衬砌质量检测的主要方法,当衬砌表层有致密钢筋网时,其对电磁波有较强的屏蔽作用,严重影响探测效果。为了实现该工况下对混凝土衬砌进行快速、高精度检测,笔者提出一种不受钢筋网屏蔽的冲击弹性波法。该方法利用冲击脉冲震源激发弹性波,在同一直线布置2个传感器接收,通过对弹性波时间域波形特征、主频频移特征以及瑞雷波速度谱进行分析,实现综合运用多参数对衬砌缺陷位置的精确定位。该方法在某泄洪隧洞衬砌质量检测应用中成功探测出衬砌钢筋网后部脱空区的位置与规模,验证了冲击弹性波法在衬砌质量检测中的有效性和准确性。     

地质雷达在公路基层脱空检测中的应用

简要介绍了用地质雷达检测公路基层脱空的基本原理、数据采集处理要点和资料解释思路.展示了用自行开发软件系统进行处理解释的实例成果,证明用地质雷达检测公路基层脱空是可行的.     

蜗壳钢衬下混凝土脱空缺陷检测中中子无损探测法的应用

在水利水电工程中经常有用钢板做里衬的混凝土结构物,由于某些原因,这些结构物里经常存在脱空缺陷,需要采取一些无损检测技术来确定是否存在缺陷及其位置、大小等,为随后的处理提供科学的依据.笔者采用中子无损探测技术,对大渡河某水电站压力管道中蜗壳刚衬下混凝土进行脱空工程检测,结果表明该刚衬下混凝土存在部分脱空区,并查明了脱空区面积大小及其深度范围,说明中子无损探测技术在该水电站蜗壳钢衬混凝土结构物脱空缺陷检测上达到了理想的应用效果.     

三峡工程建基面岩体弹性波检测技术

长江三峡水利枢纽是一个举世瞩目的世纪性工程，它的开工建设，标志着我国水电事业的成熟与发展。三峡工程规模巨大，技术复杂，设计单位针对该枢纽各建筑物的特点，提出了工程建设质量标准及技术要求，而这些要求在某些方面高于国家及部颁规范和标准，三峡工程建基面岩体弹性波检测技术即是其中之一。它利用完整岩体与缺陷岩体的物性差异，采用与建基面平行和垂直两个方向的弹性波观测方式，评价建基面岩体一定深度(一般为5m)范围内岩体的完整性情况，从而为枢纽基础开挖验收提供了岩体定量物性依据。三峡枢纽建基面岩体弹性波检测技术全面覆盖了基础开挖工程，历时八年，这在中国水电建设史乃至世界水电建设史上都是绝无仅有的。同时，也大大促进了用弹性波方法评价岩体质量技术的进步。由于是第一次将弹性波检测技术大范围地应用于水电工程基础验收工作中，从建基面岩体弹性波检测技术要求、检测基本理论及方法技术、典型成果分析等方面，介绍了该项技术在三峡工程中的应用和效果。作为水电工程基础验收新方法的初步总结，抛砖引玉，以求方法的完善，更好地运用于工程建设，为国民经济建设服务。     

探地雷达检测路面脱空大小的模型试验

探地雷达能检测公路路面的脱空,但一直以来,其对脱空大小的定量计算问题一直没有解决.为此,按公路路面的结构,建立了路面脱空的实际模型,进行检测试验分析,取得了一定成果:得出了路面脱空的反射振幅大小与其垂向大小成正比的结论,从而建立了探地雷达检测路面脱空的定量计算公式.该结论使探地雷达检测路面脱空能够定量化,使脱空反射的快速准确追踪成为可能,有较强的实用价值.     

弹性波CT技术及应用

弹性波ＣＴ技术是一种新的物探方法。本文简单地介绍了该技术的方法原理及影响图像重建的因素，并以实例说明了弹性波ＣＴ技术在煤矿井下的应用效果     

弹性波法无损检测混凝土构件及桩基质量

随着工业民用建筑业的迅速发展,高层建筑不断涌现,混凝土构件及桩基被广泛采用。由于施工工艺等多种因素的影响,致使混凝土构件及桩基出现质量问题。     

Shape detection of multiple subsurface cavities by particle filtering with elastic wave propagation

A numerical technique for detecting the number and shape of subsurface cavities is presented, applying the particle filter and the parametric level set method to elastic wave propagation under the ground. When subsurface cavities exist, the elastic wave propagating in the ground is reflected at the boundary faces of the cavities. Observing the velocity of the reflection wave at the surface of a ground that includes multiple cavities and parameterizing the shape of the cavities by the parametric level function, both the number and the shape of the cavities can be identified by the particle filter. Numerical experimentation for detecting multiple cavities is conducted with synthetic observation data. The results show that the proposed technique enables the number of cavities to be identified by the number of peaks in the posterior probabilistic distribution function and solves geometric inverse problems by estimating the shape of the cavities through the parameter identification of the level set function.     

SH波作用下各向异性弹性半空间中浅埋圆孔附近的动应力集中研究

研究了稳态水平剪切（SH）波作用下含有圆柱形孔洞的各向异性弹性半空间的动力响应问题,探讨介质的各向异性对孔附近动应力的影响规律。运用复变函数和多极坐标方法在变换空间中构造出各向异性弹性半空间中圆孔的散射波函数,所构造的散射波函数能够自动满足半空间水平表面上应力自由的边界条件和无穷远处的Sommerfeld辐射条件。根据圆孔表面应力自由的边界条件,采用最小二乘法求解所构造的散射波函数的系数。分析了SH波以不同角度自弹性半空间内入射时,不同介质特性、入射波数和埋深对圆孔附近动应力集中系数的影响。数值结果表明,各向异性弹性半空间中孔附近的动应力比各向同性情况有明显增高。     

水泥混凝土路面脱空的探地雷达图像特征分析

脱空是水泥混凝土路面的常见病害,也是行车安全的主要隐患。探地雷达法通过观测分析高频电磁波反射信号特征来研究探测目标体的性质与规模,可以快速、有效地确定路面脱空的位置与充填情况。GprMax2D模拟结果、雷达实测资料和开挖验证情况的综合分析成果表明,充泥和充气空洞的雷达图像十分相似,特征明显,在空洞正上方都会出现一组非常明显的强反射信号,同相轴呈弧型,由于介电常数的明显差异,使得空洞充泥时反射波与直达波相位相反,而充气时反射波与直达波相位相同;不密实区域同相轴错断,显示出多条不规则弧形曲线。     

基于细观损伤的混凝土破裂过程的三维数值模拟与CT试验验证

在混凝土细观损伤的CT试验基础上,以密度损伤（CT数变化）变量为基础,建立了混凝土分段损伤演化方程,以此进行了混凝土试件单轴受压的细观损伤数值模拟。并从混凝土破坏图和荷载-位移曲线图两方面比较了数值模拟结果与CT试验结果,结果表明,试件破坏时裂纹扩展过程与CT观测到的相似,实现了将细观密度损伤（CT数变化）与试件的宏观力学性能的劣化相联系,为改进试验设计提供了力学依据,并使在可靠和有效的前提下用数值方法取代部分试验成为可 能。     

A design method for plastic tube cast-in-place concrete pile considering cavity contraction and its validation

Bearing capacity calculation method and field static load test (SLT) program were carried out simultaneously to study the bearing characteristics of individual Plastic Tube Cast-in-Place Concrete Pile (TC pile), which are increasingly being employed for support of embankments in southeast China. The bearing capacity calculation method considering pile setup (i.e., setup calculation method) was built up according to the cylindrical cavity contraction and horizontal consolidation theories. A series of SLTs on different dates were applied to study the bearing behavior of TC pile and to verify the validity of the established setup calculation method. During TC piles installation, there is about 45% contraction in cylindrical volume due to the extraction of steel casing. Both theoretical and experimental results show that the calculated outcomes considering cylindrical cavity contraction agree well with measured ones. The difference value between them is not more than 12%. On the other hand, if the cylindrical cavity contraction is ignored, the calculated bearing capacities of TC piles are overestimated by 160–300%. The setup of TC pile is mainly due to the increment of pile shaft resistance with time elapsed. Cylindrical cavity contraction accompanied by TC pile installation causes much loss of pile shaft resistance.     

钢纤维煤矸石混凝土抗冻性能及损伤模型研究

为研究钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能,以冻融循环次数和钢纤维掺量为主要变量,通过快速冻融试验,研究不同掺量的钢纤维煤矸石混凝土的表观形貌、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度的变化规律;并依据钢纤维煤矸石混凝土动弹性模量的变化,定义钢纤维煤矸石混凝土的损伤变量,建立冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的损伤模型。研究结果表明：在冻融环境作用下掺入适量的钢纤维能够降低煤矸石混凝土的质量损失和减缓相对动弹性模量的下降,提高煤矸石混凝土的抗冻性能;依据损伤变量提出的损伤模型与试验数据符合较好,可以为冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的耐久性研究提供理论参考。     

钢纤维混凝土断裂过程激光实时全息干涉法研究

应用激光实时全息干涉法实现了钢纤维混凝土三点弯曲切口梁断裂全过程的实时动态观测研究,连续动态捕获了钢纤维混凝土试件的干涉条纹图。实时全息干涉条纹的动态特征和分布规律直观准确地演示了钢纤维混凝土的初裂点和各阶段的变形特征以及裂缝扩展全过程。试验研究表明,当混凝土试件的钢纤维掺量大于1.0 %时,钢纤维的阻裂增韧效应是明显的。钢纤维混凝土断裂力学参量的计算与分析显示,断裂能是反映钢纤维阻裂效应的敏感参数,用全息干涉条纹图的判识和用断裂能描述获得的试件断裂行为是一致的,激光实时全息干涉法能够为混凝土断裂力学研究提供可靠的试验支撑。     

Parameter identification method for determination of elastic modulus of rock based on adjoint equation and blasting wave measurements

The purpose of this paper is to present a parameter identification method to determine the force of a blast and the elastic modulus of the ground using the measurements of a dynamic elastic wave, the adjoint equation method of optimal control theory, and the finite element method. Before the excavation of rocky ground, it is important to estimate the ground properties. In this paper, the elastic modulus is determined as the performance function is minimized using a technique based on the first‐order adjoint method. The performance function is a square sum of the discrepancies between the computed and the observed values of the velocities. After the determination of the magnitude of the blasting force, we can determine the elastic modulus of the rock. As the basic equation to calculate the velocities of dynamic elastic body, elastic equilibrium equations with linear viscosity are employed. The adjoint equation method has been utilized in order to calculate the gradient of the performance function with respect to the parameters. The gradient of the performance function is calculated using the first‐order adjoint equation. The weighted gradient method is applied for minimization. In order to solve the state equations in space and time, the finite element method and the Newmark $\frac{1}{4}$ method are used. In this paper, we tested the practical application of our proposed method for determination of the elastic modulus of rock at the Ikawa tunnel located in the Tokushima prefecture, Japan. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

特厚表土层钢板混凝土复合井壁竖向承载力试验研究

通过模型试验和理论分析,对特厚表土层双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向受力特性进行了研究。首先,根据相似理论,进行了双层钢板高强混凝土复合井壁结构的模型设计和试件加工;然后,通过加载试验,得到了井壁结构在竖向荷载和侧压共同作用下的竖向应力、变形和强度特性。结果表明：由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三向受压应力状态下,其抗压强度提高了1.73～1.92倍,且井壁破坏时混凝土的竖向极限压应变达到-3.9×10-3,表现出较好的延性特性。通过钢板与混凝土的相互约束,改善了各自的力学特性,使井壁竖向承载力显著提高,远比钢板筒和中间混凝土层的竖向极限承载力之和大,并根据理论分析和试验结果推导出了井壁竖向承载力的计算公式,对理论研究和工程应用具有一定的参考价值。