基于波动理论的结构损伤识别研究进展

目前人们对于结构的使用安全越来越重视,结构在日常使用或灾后的损伤识别检测也变得尤为重要。近年来国内外对于波在结构中的传播理论进行了深入研究,基于波动理论的结构损伤识别方法也取得了一定进展。文章首先介绍波在介质中的传播以及在各种类型结构中的传播规律和传播特性,其次从基于波传播理论的结构损伤识别、基于Lamb波的结构损伤识别、波动理论和神经网络相结合、波动理论与其他技术或算法的融合4个方面对国内外基于波动理论对结构损伤识别方法的研究成果进行综述。     

竖波钢板组合剪力墙震损修复研究

钢板组合剪力墙在强震作用下受损严重,震损修复问题较为突出。现设计一片以方钢管作为边缘约束构件的竖波钢板组合剪力墙,在最大弹塑性层间位移角时的震损情况进行分析:竖波钢板组合剪力墙边缘约束方钢管刚度较大,与墙体不匹配,最终发生方钢管从地梁拔动的脆性破坏模式。对竖波钢板组合剪力墙进行震损修复,得到墙趾可更换竖波钢板组合剪力墙,然后进行拟静力试验。试验结果表明:（1）在震损后的竖波钢板组合剪力墙的墙趾处安装阻尼器,其抗震性能基本得到恢复。（2）修复后的竖波钢板组合剪力墙承载力较修复前降低了23%,但延性和耗能能力显著提升。（3）改变了竖波钢板组合剪力墙的破坏模式,由脆性破坏转化为延性破坏。借助有限元软件详细讨论了内嵌竖向波形钢板厚度和波角、轴压比、阻尼器腹板数量对修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的影响,结果表明:改变内嵌竖向波形钢板厚度对试件抗剪承载力影响较大,而改变内嵌竖向波形钢板波角、轴压比和阻尼器腹板数量对试件抗剪承载力影响较小。结合有限元算例,提出修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,可为工程实际提供参考。     

印度河扇水道堤岸外侧更新世沉积物波发育特征与形成过程分析*

印度河扇更新世发育的沉积物波结构复杂、形态多样,其形成过程的认识程度低。本次研究通过高分辨率地震数据和地震解释技术,研究了印度河扇沉积物波的波长、形态、波峰变化等形态特征;阐述了沉积物波与沉积物变形特征的差异、识别了两者的区分标志;总结了水道堤岸斜坡和区域斜坡上沉积物波的分布规律;在此基础上,讨论了沉积物波的形成机理和控制因素,分析了沉积物波的形成过程,并建立了印度河扇沉积物波的形成模式。研究表明: (1)研究区沉积物波波长平均为486.84 m,最大1473 m;波高在10~60 m之间,平均30 m。(2)沉积物波的形态有对称型和非对称型,其迁移方式有上坡迁移型、加积型和下坡迁移型;沉积物波主要发育在水道堤岸的斜坡上,在区域斜坡上也发育少量的沉积物波,这2种沉积物波波脊的走向差异很大,水道堤岸斜坡上的沉积物波主要分布于水道凹岸堤岸的外侧,距离水道越远其规模(波长、波高)越小,波脊走向近于NE-SW方向,与水道的走向平行或斜交;区域斜坡上的沉积物波波脊的走向多为NW-SE向,平行于区域斜坡的走向,离源区越远规模越大。(3)水道堤岸斜坡上的沉积物波是由水道型浊流在离心力的作用下,溢出水道的凹岸,在堤岸外侧的斜坡上沉积形成的,堤岸斜坡的角度对沉积物波的发育规模影响不大,浊流的强度和输沙量对其规模影响大;区域斜坡上发育的沉积物波是由顺坡而下的非水道化的浊流沉积形成;滑塌变形造成的起伏地貌以及早期沉积物波的存在,也都影响了后期沉积物波的发育。     

波—流相互作用机制与复合流的沉积构造鉴别标志*

波—流相互作用是复杂水动力条件下流体相互作用的主要方式之一,由波—流相互作用形成的复合流沉积是目前沉积学在流体相互作用这一领域研究较多的一种沉积类型。以已有的文献为基础,对波—流相互作用下细砂级颗粒的运动机制进行了综述,预测了波—流相互作用的沉积特征,总结了复合流的沉积构造鉴别标志。取得的主要认识有: (1)波—流相互作用总体上属于衰弱流(waning flow)悬浮沉积,其微观的沉积机制可分为5种: 越过崩落点的喷射沉积(S1)、残余涡动沉积(S2)、未到崩落点的喷射沉积(S3)、背流面的崩落沉积(S4)、垂直降落沉积(S5);(2)波—流相互作用的沉积过程总体上受悬砂量和沉积时间的控制,5种微观沉积机制在不同的悬砂量和沉积时间条件下可形成不同的沉积机制组合,从而导致不同的底床形态;(3)复合流沉积构造鉴别标志主要有: 复合流波痕、复合流层理、爬升型复合流层理、不对称丘状交错层理、准平行层理和频繁交替的不能充分发育的浪成波纹层理与流水层理等6类。上述认识对于复杂水动力条件下的沉积学研究及对深水、浅水沉积环境的识别均具有重要的意义。     

接收函数和面波频散联合反演广西北流MS5.2级地震震源区地壳速度结构

华南陆块属于比较稳定的陆块,地震活动不论是强度还是频度都比西部和华北地区弱很多,2019年在广西北流与广东化州交界处发生的M_S5.2中强地震为探讨华南板内中强地震成因提供了理想场所。本文计算了北流地震震源区布设的7个宽频带流动地震台站、120个短周期流动台站和4个固定台站的远震P波接收函数,结合前人在该区域的面波频散曲线,采用线性阻尼最小二乘反演算法联合反演了研究区地壳三维S波速度结构。得到如下结果:（1）研究区S波速度具有明显横向不均匀性,上下地壳速度在断裂附近存在明显差异性,新丰断裂南侧及东侧上地壳整体S波速度较高;（2）石窝断裂附近存在一条NW向连续性较好的低速带,震中区位置10km深处存在明显局部高速异常,并随着深度减小异常逐渐增加,在浅处其与焦林断裂和新丰断裂附近的高速异常汇聚成一条NNE向连续异常带;（3）结合研究区地质调查结果和余震分布,震中区的局部高速异常可能是NW向石窝断裂南西盘发生右行走滑,并受到新丰断裂高速体的限制和互相作用发生了应力积累,从而引发此次中强地震;（4）地壳厚度泊松比反演结果显示研究区存在NE向明显地壳增厚（26～30 km）,...     

抽水蓄能电站锚索无损检测试验研究

为了评价弹性波反射法应用于锚索无损检测对锚固质量的影响,在新疆阜康抽水蓄能电站库岸边坡进行了锚索无损检测试验。基于弹性波反射法的基本理论以及预埋锚索传感器,对锚索无损检测的数据采集、信号激发部位、锚固体波速等方面进行系统地研究。研究结果表明:接收传感器位置固定,激发部位为安装接收传感器的钢绞线时,接收信号振幅最大;激发部位为锚索托盘时,接收信号振幅其次,但干扰信号较大;锚索锚固体波速随着注浆龄期和张拉荷载的增加呈降低趋势。基于弹性波反射法可以对锚索长度进行检测并定量分析,但目前弹性波反射法对锚索锚固体的注浆密实度只能进行定性评价,未达到定量评价的精度,试验结果对研究锚索无损检测技术的同行有一定参考和指导作用。      

链接热带东印度洋环流的海洋波动桥梁

热带印度洋环流动力研究对认识海盆尺度物质和水体交换、区域乃至全球气候变化具有重要意义,亦服务于人类的生产生活。回顾了近年来基于中国科学院南海海洋研究所热带印度洋观测取得的环流动力方面的研究进展,探讨提出海洋波动桥梁概念,即：赤道波通过水平传播、垂向传播和东边界反射,在赤道上混合层、次表层和中深层调制着赤道流系的生成与变化;随着波动能量在东边界以沿岸开尔文波和反射罗斯贝波的形式往外赤道传输,赤道动力过程亦调节着外赤道的环流结构变化。作为能量传输的十字路口,海洋东边界是环流变化的动力支点。在其支撑下,海洋波动成为环流间重要的能量纽带,贡献于环流的动力联系,是东印度洋环流多尺度变化的重要内因。基于观测,初步探讨了大尺度气候模态等外因对热带东印度洋环流的影响。凝练的海洋波动桥梁动力学框架,为进一步研究热带印度洋的环流的特征、变化及影响提供科学启示。     

WV-3遥感数据在滇西矿产资源开发与地质灾害调查中的应用

选择云南三江中南段高黎贡山之南作为研究对象,利用WorldView-3卫星数据高空间分辨率的特点,基于Skyline软件构建三维模拟场景,从不同视域范围、远近尺度、方位视角对解译目标进行全方位展示,获取了不同矿山开发及地质灾害的典型识别标志,进行矿产资源开发状况精细识别及地质灾害详细信息提取,解译出区内建筑石料用灰岩等5种非金属矿以及滑坡等3种类型地质灾害,为矿山管理及地质灾害调查提供快速精准的目标,提升工作效率和质量。     

地震—电离层圈层耦合机理研究进展及问题思考

电离层探测是近年来发展比较迅速的地震电磁监测手段之一,为地震短临监测预测提供了新的技术思路和方法。本文回顾总结了21世纪以来基于地震电离层异常研究发展而来的多种圈层耦合机制,主要介绍了3类可实现数值模拟计算的耦合理论模型,包括附加直流电场模型、声重波和电磁波传播模型,并通过与实测数据对比分析了现有模型的矛盾和不足。最后综合现有观测系统,探讨了未来地震电离层耦合机理发展的主要思路和方向。      

基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。