桩基贯入过程的显式有限元分析

本文提出了分析桩基贯入过程的显式有限元数值方法,详细描述了利用节点约束法对桩锤和桩的头部撞击时相互作用的接触面及桩体侧面与周围地基间的滑移接触面的模拟过程的细节。文中采用八节点六面体单元对桩锤、桩体和地基进行有限元离散化,用摩擦接触单元来模拟桩-土接触面,用中心差分法对运动方程进行数值积分。文中提供了利用DYNA-3D程序对椎基贯入过程分析的数值结果。     

碎石桩加固饱和粉土地基的抗液化特性

除饱和砂土液化外,饱和粉土地震液化问题也是岩土地震工程中一个重要的研究课题。饱和粉土地基的地震液化及变形可以采用多种地基加固方法防治,碎石桩技术是常用方法之一。碎石桩复合地基的抗液化效应,主要是增加桩周土体的密度、利于桩体的排水以及由桩体分担地震水平剪应力（桩体减震作用）。但由于粉土的土质特性,粉土-碎石桩复合地基的抗液化特性与砂土有着明显的差异。本文结合目前国内外碎石桩复合地基抗液化研究的最新进展,对粉土-碎石桩的密实、排水减压和减震作用做了较详细的评述,最后提出了关于碎石柱复合地基抗液化特性需要进一步研究的问题。     

多桩型复合地基作用机理与动力特性研究

对由碎石桩和CFG桩构成的多桩型复合地基的作用机理进行分析,通过数值模拟,对多桩型复合地基的动力特性进行研究,探讨桩型配比、桩径、桩长、CFG桩桩体刚度和碎石桩桩体渗透性等设计参数对多桩型复合地基动力特性的影响。研究结果表明:相同条件下地震期多桩型复合地基的动变形小于碎石桩复合地基而大于CFG桩复合地基,震后沉降量相对较小,在工程设计时碎石桩与CFG桩的桩型配比宜为4∶5;随桩体长度、桩体直径和CFG桩刚度的增加,多桩型复合地基地震期的竖向动变形逐渐减小;随碎石桩桩体渗透性的增加,多桩型复合地基中的超动孔隙水压力减小,震后沉降量降低。     

船舶撞击作用下考虑桩-土相互作用的高桩码头结构动力响应分析

船舶撞击荷载作用下高桩码头结构的动力放大效应不可忽略。采用数学理论推导与动力时程仿真计算相结合的方式,对靠泊船舶撞击作用下高桩码头结构的动力响应及动力放大效应进行了研究,获得了多自由度结构在单点撞击荷载作用下的动力响应公式及相应的动力放大系数公式,推荐了数值计算时船舶撞击荷载的时程曲线类型及持时,获取了船舶靠泊撞击荷载下考虑桩-土相互作用的高桩码头结构动力放大效应规律,明确了桩-土相互作用对放大效应的影响。计算与分析结果表明:船舶靠泊撞击荷载的时程曲线可近似为持时1.0 s的半正弦曲线;在靠泊船舶撞击荷载作用下考虑桩-土相互作用的软基上的高桩码头结构对撞击荷载的动力放大系数在2.0左右;不考虑桩-土相互作用的计算结果偏于不安全,建议在进行软土地基上高桩码头结构的动力响应计算时应避免采用假想嵌固点法;以上结论可为码头结构设计时船舶撞击荷载的合理取值与模型有限元计算提供理论依据。     

包裹碎石桩加固的砂土液化机理试验研究

通过分别开展包裹碎石桩加固、碎石桩加固以及未加固的饱和砂土液化振动台试验,对比分析不同加固类型下的抗液化性能,重点剖析包裹碎石桩加固的砂土液化机理。试验表明:振动加载过程中,包裹碎石桩始终保持桩体的完整性与良好的排水性能且其加固模型地基的总沉降量相较于未加固模型地基减少了50%,相较于碎石桩加固模型地基减少了31.8%。包裹碎石桩加固模型排出水量较未加固模型地基提高了33.3%,较碎石桩加固模型地基提高了16.6%;包裹碎石桩加固模型地基的超静孔压值下降显著且地基下层砂土出现未液化的现象;并进一步发现包裹碎石桩的排水加固作用沿土层竖向深度呈递增趋势。因此,可以发现包裹碎石桩加固砂土液化的抗震性能优于碎石桩。     

复杂地基条件下桩-土-核岛结构相互作用模型研究

合理有效地模拟桩-土-结构动力相互作用是软土地基条件下核岛厂房结构抗震适应性分析及地基处理的关键环节。以某拟建核岛厂房实际工程为研究背景,结合SuperFLUSH软件平台,以Goodman单元模拟桩与桩周土间的接触效应,采用等价线性法描述近场软土地基非线性特性,并在模型底部和侧面引入黏性边界模拟半无限地基辐射阻尼效应,从而建立土质地基条件下桩-土-核岛结构相互作用分析模型。进而,通过对原状地基和嵌岩桩处理地基条件下核岛厂房的楼层反应谱、结构节点相对位移（绝对值）的对比分析,探讨考虑桩-土间接触效应的嵌岩桩基对核岛厂房结构的影响规律。研究成果可为实际工程中类似土质地基条件下核岛厂房结构的地基处理提供参考。     

考虑地基土和轴压力影响的桥墩撞击响应模型

车辆撞击已成为世界范围内桥梁破坏的重要原因之一,桥梁防撞设计具有十分紧迫的工程需求。本文基于Euler-Bernoulli梁理论和Winkler地基模型,建立了考虑桩周地基土和墩柱轴压力影响的桥墩动态弹性响应模型;采用Laplace变换和逆变换相结合的方法进行数值求解,得到了桥墩的撞击动态响应,分析了地基土剪切波速、轴压力、桩径和桩长对桥墩撞击响应的影响。研究表明,地基土剪切波速和桩径对桥墩撞击响应有重要影响,桥墩变形和柱底截面最大弯矩均随剪切波速和桩径的增大而减小,撞击点截面剪力随剪切波速和桩径的变化很小;在实际桥墩的轴压比范围内,轴压力对桥墩撞击响应的影响很小;桥墩变形随桩长的增加而增大,桩长对柱底弯矩和撞击点截面剪力的影响很小。     

高速铁路桥梁-桥墩-桩基础-地基耦合系统的地震反应

高速铁路中的桥梁常采用灌注桩基础以控制沉降,地震作用是桩基础的设计工况之一。建立桥梁-桥墩-桩基础-地基为一体的耦合系统非线性三维数值分析模型,以典型地震波为输入,考虑上部结构和基础的共同工作、土-结构动力相互作用、材料非线性和土层对桩的侧阻及端阻作用,开展三向地震作用下的动力有限元计算,并对地基主要土层压缩模量、桩体材料弹性模量、桩径和桩长进行参数敏感性分析。计算结果表明:现行的桩基础设计方案能有效控制地震荷载作用下桥梁的变形;地震过程中的不同时刻,桩侧阻发挥程度不同且不可忽略,以单纯的梁单元模拟桩的动力学行为的适用性值得商榷;桩长和地基主要土层压缩模量对桥梁地震反应影响最大,桩体材料弹性模量的影响次之,桩径的影响最小。     

路堤荷载下水泥土桩复合地基沉降理论计算

基于路堤荷载下桩土非等应变条件和考虑了桩土相互作用、桩间土竖向与径向位移、桩土侧面产生相对滑移以及桩侧产生负摩阻力等特点的复合地基桩间土竖向变形模式,推导了水泥土桩复合地基桩间土沉降的理论计算公式,并以桩土单元体范围内的桩间土平均沉降值作为复合地基沉降,进一步推导了水泥土桩复合地基总沉降量、下卧层压缩变形量的理论计算表达式（两者之差即为加固区压缩变形量）。理论分析表明,复合地基加固区压缩量小于同深度天然地基压缩量,复合地基下卧层压缩量小于天然地基下卧层压缩量,复合地基总沉降量小于天然地基总沉降量。同时,理论计算结果与有限元计算结果以及现场实测结果三者比较一致。     

均匀土-桩基-结构相互作用体系的计算分析

本文以结构－地基动力相互作用振动台模型试验为基础，结合通用有限元软件ANSYS，对均匀土－桩基－结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中土体采用等效线性模型，利用面－面接触单元考虑土体与结构交界面的状态非线性，计算与试验得出的规律基本一致。桩基与土体间发生了脱开再闭合和滑移现象。桩身应变幅值分布呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布，角桩的应变幅值较大，边排中桩和中桩的应变幅值较小。桩土接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。在沿振动方向的三排桩中，边排桩的滑移比中排桩的滑移量大。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构－地基相互作用的进一步研究奠定了基础。     

桩基础在无限层地基中的轴向地震反应分析

本文对无限层弹性地基中单桩基础通过特性分析建立了合理的软科学模型，按分层弹性地基土模型对桩进行动力分析，给出了桩基础轴向自振特性及在竖向地震载荷与动力载荷作用了强迫反应的解析解，文中的解析公式为无限层弹性地基中的单桩基础轴向地震反应分析提供了一种新的解析方法。     

弹性波在沉积物中的传播

本文导出了松散沙质沉积物和泥质沉积物的有效密度的较为完善的表式,利用这些表式计算了几种类型的沉积物中的P波的相速和衰减系数,较好地解释了实验结果。文未对湿孔隙弹性介质及湿孔隙粘滞弹性介质中的弹性波传播问题作了讨论。     

非均匀各向异性弹性波场正演

推导了用于非均匀各向异性弹性波场正演的伪谱法基本公式，对特征值法边界修正方程进行了全面的理论推导，给出了二维和三维问题固体，流体的特征变量及各类边界修正方程，选用2个模型，模拟了2．5维弹性波场，对S波分裂的偏振图像和时间延迟作了较详细的分析。     

地壳介质的各向异性弹性本构关系讨论

论述了地壳介质中存在的几类各向异性弹性本构关系，推导了应变能变换公式、EDA薄层各向异性弹性常数及非对称面上EDA构成的单斜对称弹性常数的计算公式，讨论了几种各向异性对称系统的特征方程，并给出了弹性波的角散表达式，最后选取合理的参数对波的角散现象进行了数值模拟。     

垂直地震力作用下弹性半空间上扁壳基础的解析解

用布希涅斯克定义的弹性半空间内的垂直位移包括两项积分,除了积分号前面系数的差别之外,第一项积分是单层位势而第二项积分为双层位势。若扁壳基础是正高斯曲率的几何曲面,则壳底与半空间表面间的挤压强度就是半空间表面作用的分布垂直荷载。当越过边界时,双层势位的函数值和单层势位的法向导数值发生跳跃。利用这些性质,本文得出布希涅斯克积分的反演公式,从而避开要求解偏微分—积分方程组的巨大数学困难而易于得出解析解。以椭园抛物面扁壳为例说明本文方法的应用。     

共炮检距二维弹性波地震剖面的偏移方法

在均匀各向同性介质的分界面上入射纵波时，除产生纵波反射Ｐ－Ｐ波外，还会产生转换横波的反射Ｐ－ＳＶ波。同样，当入射波为ＳＶ横波时，在分界面上会同时产生ＳＶ－ＳＶ反射波和ＳＶ－Ｐ反射转换波，对这种二维弹性波地震记录如何进行偏移是正在探讨的问题。为了能够处理实际地震数据，本文提出在共炮检距剖面上进行二维弹性波记录的偏移方法。具体做法是，首先用弹性波方程将两分量的地震记录分解为Ｐ－Ｐ（或ＳＶ－ＳＶ）波和Ｐ－ＳＶ（或ＳＶ－Ｐ）波，然后用我们已导出的适合于处理共炮检距剖面的叠前偏移方法对它们进行处理。用模拟数据进行的试验说明方法正确，效果良好。     

THEORETICAL REFLECTION SEISMOGRAMS FOR ELASTIC MEDIA*

Theoretical seismograms for an explosive source in a multilayered elastic medium are constructed by Fourier synthesis and plane wave superposition. The calculation scheme which builds up a reflection matrix layer by layer in the frequency and wave number domain allows the inclusion of attenuation and a choice of the level of internal multiples in each layer. Comparative calculations of theoretical seismograms for an elastic model and in the acoustic approximation, neglecting shear, show that the main differences arise at large offsets. The inclusion of shear waves leads to lower reflected P wave amplitudes at the end of the spread but only small amounts of converted phases.     

低速地层裸眼井中弹性波的传播

本文在文献[4]的基础上分析了低速地层（地层横波速度低于井内流体速度）裸眼井中由点源激发的弹性波的传播。指出在这种情况下井内传播的波仅有共振纵波、斯通利波和衰减的反射波,共振横波和伪瑞利波将不再出现。由数值计算得出了相速度和群速度频散曲线,给出了势函数的振幅表达式和反射波随井轴的衰减规律。     

裂隙介质的等效弹性模量

详细推导了弹性场的Eshelby椭球包体理论,在此基础上推导了裂隙等效弹性模量的一阶近似式（Hudson公式）。目的有二,一是填补国内献中有关该方面研究的空白;二是阐明有关公式的来龙去脉及物理意义,便于正确的应用。     

ELASTIC EXTRAPOLATION OF PRIMARY SEISMIC P- AND S-WAVES1

The elastic Kirchhoff-Helmholtz integral expresses the components of the monochromatic displacement vector at any point A in terms of the displacement field and the stress field at any closed surface surrounding A. By introducing Green's functions for P- and S-waves, the elastic Kirchhoff-Helmholtz integral is modified such that it expresses either the P-wave or the S-wave at A in terms of the elastic wavefield at the closed surface. This modified elastic Kirchhoff-Helmholtz integral is transformed into one-way elastic Rayleigh-type integrals for forward extrapolation of downgoing and upgoing P- and S-waves. We also derive one-way elastic Rayleigh-type integrals for inverse extrapolation of downgoing and upgoing P- and S-waves. The one-way elastic extrapolation operators derived in this paper are the basis for a new prestack migration scheme for elastic data.