多向聚焦破碎波的实验研究

该文采用两种不同频谱形式(等波陡和等波幅)、不同水深,通过波浪聚焦的方法在水池中产生多向聚焦波和破碎波,实验研究了破碎波的波面特性、破碎波的破碎指标及传播过程中的频谱变化,结果表明频谱形式、水深及方向分布对破碎波浪特性有明显的影响;波浪传播过程中频谱高频部分有明显的变化;波浪破碎过程中的能量损失主要来自波浪频谱高频部分。     

不规则海浪谱造波及波浪由深至浅传播的演化研究

该文通过试验方法研究了中山大学深浅水水池波浪传播过程,对规则波和不规则波在不同水深、周期条件下的波浪在深浅水传播变化特征进行了描述。结果表明:在不规则波作用下,随着波浪在浅水的继续推进,波浪的能量频域分布出现显著的2倍频谱峰值;无论是否波浪破碎,浅水区波谱的波浪的主频仍与入射波的频谱峰值保持一致,但谱形变宽,产生一些高频的波浪;涌浪传播到浅水区,能量在频域内重新分配,激发出基本频率的整数倍频。研究成果可以为工程实际以及波浪在深浅水地形传播的数模研究等提供试验数据和参考。     

台阶地形对爆破振动波传播影响的数值模拟研究

岩体的质点振动幅度和频率与建(构)筑物的失稳和破坏关系十分密切,而台阶地形会对爆破振动波的传播规律产生明显影响,因此研究爆破荷载作用下台阶地形的动力响应具有重要意义。基于FLAC2D程序,采用平面应变模式,假定爆破荷载为三角形脉冲波并垂直施加于孔壁,模拟分析了爆破荷载作用下台阶地形的动力响应。首先研究了台阶的高程放大效应,发现随台阶高度增加高程放大系数先增加后减小,放大系数存在一个极大值,这与现场试验结果相符,说明了数值模拟的可行性。其次,通过在地表不同部位布置振动监测点分析了质点振动幅度峰值(PPV)沿地表的分布规律,结果表明PPV的分布特征与台阶的高度和倾角密切相关。最后,采用傅里叶变换分析了爆破振动波的频谱特性,发现爆破振动波通过台阶地形时其低频成分所占比重随台阶高度增加而增加。     

长周期地震动下考虑SSI效应的层间隔震结构地震响应试验研究

隔震结构在长周期地震动下地震响应强烈,考虑土-结构相互作用(SSI效应)改变了结构的动力特性,导致刚性地基假定设计的隔震结构减震效果与理论结果存在偏差。为此,选取了一栋上部和下部子结构平面和布置相同的的层间隔震建筑,通过振动台试验,探究其在长周期地震动与土-结构相互作用下的动力特性和地震响应规律。结果表明：考虑SSI效应后,塔楼加速度响应有所减小,但随着PGA的增加,长周期地震动下加速度响应的削弱较普通地震动小;楼层位移响应有所放大,隔震层转普通地震动下层间剪力明显减小。双向输入普通地震动会增大刚性地基上底盘的加速度响应,而软土地基上加速度响应可能增大或减小。双向输入长周期地震动会减小软土地基上塔楼的加速度响应,增大刚性地基上底盘的加速度响应,增大楼层层间剪力。     

乌拉泊水库土石坝振动台模型试验研究

通过进行不同台面地震动峰值加速度输入的振动模型试验,研究了随地震动峰值加速度增大时土石坝动力特性的变化规律。此外,通过对模型不同工况振动前、后微振试验得到的动力特性比较,研究了先期振动等因素的影响。这些成果可供大坝抗震加固设计参考使用,也是验证和改善地震动力反应方法和计算程序的宝贵资料。     

地铁隧道TBM施工围岩振动效应的数值分析

为分析TBM施工地铁隧道引起的围岩振动效应及其影响,通过数值模拟并结合频谱分析方法,获得地表以及围岩振动的振速峰值和主振频率参数,分析不同掘进速度下TBM施工振动在地表和围岩中的分布,参考爆破安全规程给出的安全允许质点振动速度限值,评估振动影响范围。结果表明:在隧道轴线两侧6D(D为隧道直径)范围内TBM施工振动影响明显,超过6D范围后振动幅值较小,为振动微影响区;随着刀盘掘进速度降低,振速峰值减小,但二者不是线性关系;地表质点振动的主振频率一般在10～25　Hz范围,受掘进速度的影响不明显。     

三峡高边坡的爆破荷载确定及动力稳定分析

高边坡在爆破开挖时的动力稳定问题急待解决，采用数值方法进行分析前需要由大量爆破监测资料确定出加速度峰值传播规律以及典型加速度时程，作为动力荷载输入．但是，监测资料往往是以振动速度为指标的，针对两者参数不匹配的问题，本文提出了一种新的确定爆破荷载的统计分析方法，并成功应用到三峡船闸高边坡的爆破稳定分析中．     

岩质边坡弹塑性地震响应分析

在进行高边坡抗震设计分析时,采用动力有限元数值模拟法较为普遍。但当地震作用致使边坡岩体部分已进入塑性状态且变形加大时,若仍然采用线弹性方法来分析,则存在较大误差。为此,采用弹塑性动力方法计算静力与地震动全平衡状态的弹塑性边坡地震响应,对岩质边坡弹塑性动力状态进行了尝试性探讨,分别输入2条等峰值加速度、不同特征周期和持续时间的地震波,结合边坡的固有频率特性,着重分析常用于抗震设计的地震动参数峰值加速度及累积塑性应变的地震响应规律。结果表明,输入相同峰值、不同特征周期和持续时间的地震波,地震响应累积塑性应变有明显差异;对地震波来说,尽管峰值相同,但持续时间与频谱特性不一样,地震效应存在较大差异。因此,在进行边坡抗震设计计算时,地震波选取一定要慎重,应具体问题具体分析,否则有可能得到不真实的抗震安全评价结果。     

拱坝坝肩动力特性的原型观测与分析

本文把山体作为多输入的线性系统,讨论了坝肩振动观测的分析方法。通过对龙羊峡拱坝山体振动实测资料的分析,得到坝肩不同高程的地震加速度分布系数。本文还研究了断层对山体振动特性的影响,表明在断层不发生错动的情况下,断层的存在一般不会影响山体振动的整体性。     

大底盘单塔楼层间隔震结构地震响应分析

设计塔楼缩进比例为1∶3、缩尺比例为1∶7的8层大底盘单塔楼层隔结构,隔震层位于塔楼底部,运用有限元分析软件ＥＴＡＢＳ对该结构模型进行数值模拟,对比相应的抗震模型并总结地震响应规律,为工程设计提供参考。分析结果表明:层间隔震结构相比非隔震结构自振周期显著延长;上部塔楼在楼层加速度、层间位移和层间剪力等地震响应方面减震效果明显,下部底盘在层间位移和层间剪力响应方面减震效果不明显,且加速度响应相比非隔震结构略有放大;进一步分析得到,层间隔震结构在0．6ｇ加速度峰值地震作用下仍为弹性状态,安全度较高。     

单相与多相介质中弹性波波速相关问题对比研究

从单相介质到双相及三相多孔介质，通过研究Rayleigh波波速与体波波速之间的关系，得到了三种介质下半空间表面Rayleigh波存在所需满足的条件，以及分析了其理论求解过程之间的联系与差异。对由两种不同定义式得到的平面弹性波传播速度进行了理论分析，并以双相多孔介质为例，通过数值计算直观地对两者进行了比较，结果表明：（1）对于快纵波（P1）、剪切波（S），两种传播速度随频率的变化曲线（即弥散曲线）重叠；（2）对于慢纵波（P2）、Rayleigh波，两条弥散曲线分离，两种传播速度在数值上存在一定差异；（3）两者随频率的变化趋势基本一致。弹性波波数虚部与实部的比值的数值计算结果验证了上述结论。     

鲁布革水电站心墙堆石坝自振特性及幅频反应的研究

采用直接滤频法对蓄水后的鲁布革水电站心墙堆石坝进行自振特性分析，其结果是前五阶自振频率间隔较密，频率谐较低，说明该坝对低频振动更为敏感。从顺河，铅直和坝轴线３个不同的方向输入不同频率的简谐波，其幅频反应；顺河向激振，位移反应最大；铅直方向激振，加速度反应最大；最大位移反应出现在激振频率较低时段，最大加速度反应出现在激振频率与软化后坝体某阶自振频率相近时。由于影响坝坡抗震稳定的主要因素是加速度放大倍     

珊瑚岛礁护岸对礁坪上极端波浪传播特性的影响

极端波浪要素是珊瑚岛礁护岸工程设计的重要参数。利用大比尺波浪水槽,采用1: 15的模型比尺开展试验,从波浪形态、增水、波速、波谱等方面研究了珊瑚岛礁护岸对礁坪上极端波浪传播特性的影响规律。护岸工程产生了明显的阻水效应:对于波浪形态,反射波的影响使得波浪在礁缘破碎更为剧烈; 显著增加了礁坪增水,最大增水值是自然地形下的4倍,影响在波周期较短时更为显著; 减小了波速约20%~35%,其影响随波周期的减小而增强; 对于波谱,护岸的存在使得波浪的非线性相互作用更加复杂,降低了波浪在礁缘处的主频能量,但同时增大了礁坪上的主频及高频能量; 护岸距礁缘距离对堤前水位具有重要影响,随该距离的增加,堤前时均水位先增加后降低。     

A PRACTICAL MODEL FOR THE DECAY OF RANDOM WAVES ON MUDDY BEACHES

A practical model has been developed for the propagation and decay of random waves on muddy beaches. In the model, an irregular wave train is characterized by its root-mean-squared wave height, mean wave frequency and mean wave direction. It is also assumed that the wave spectrum is narrow-banded in terms of both frequency and direction. Transformation of root-mean-squared wave height is derived from the conservation of energy flux for individual wave components. Energy dissipation is considered due to both wave breaking and the dynamics response of muddy seabed. The model is applied to waves on the muddy beach at Hangzhou Bay, and the numerical results obtained are shown to be acceptably accurate as comparing with available field data.     

非一致地震动输入下高面板坝地震反应特性

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析,研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明:当P波非一致输入时,随着入射角度的增加,竖向加速度和动位移极值逐渐减小,水平向加速度和动位移极值逐渐增大;SV波非一致输入时,地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。     

大型地下洞室上层爆破开挖对下层围岩振动特性的影响

某地下实验厅采用上、下层同时爆破开挖,最后进行贯通的开挖施工方案。采用现场爆破试验监测的手段,研究了上层水平钻孔爆破开挖时下层围岩的质点峰值振动速度及频率特性,分析了上层爆破开挖对下层围岩动力稳定的影响。研究结果表明,大型地下洞室上层水平钻孔爆破开挖时,爆炸地震波能量主要向下层岩体传播,致使下层洞室顶拱处的振动速度大于上层底板相同距离处的振动速度;爆破振动主要以剪切波(SV波)的形式向下层岩体传播,下层洞室围岩在平行于炮孔纵轴向(实验厅纵轴向)方向上的振动速度最大;由于上层的爆破振动以体波的形式在岩体内向下层传播,下层围岩的振动频率更高。     

基于振动法的岩块纵波波速测试

评价岩体完整性的定量指标K_v取决于岩体与岩块的纵波波速,因此准确地测得岩块纵波波速是评价岩体完整性的关键环节之一。提出了利用振动法测量岩块纵波波速即利用布设在岩块两端横截面中心的两个振动加速度传感器采集振动信号,通过互相关函数计算到时差,从而求得纵波波速。通过振动法和超声波法对不同岩性、尺寸、风化程度的8个岩块进行波速测试,分析了各因素对岩块纵波波速测试结果的影响。结果表明:振动法与超声波法测得的岩块纵波波速最大相对误差为-8.57%。采用振动法测试岩块纵波波速能有效减少频散效应对波速的影响,提高了测试精度。     

水力机械运行中的拍振和共振问题探讨

拍振和共振是常见的自然现象,对水力机械稳定运行危害很大,但在对其研究中存在将二者混淆和对部分虚假拍振信号辨识不清等问题,需深入探讨。本文首先介绍了拍振波的基本原理,通过对几种特殊情况的分析说明了拍振波的拍振频率和幅值范围,并在分析拍振波本质特征、共振基本特征、扰动频率和固有频率差别的基础上进一步论述了拍振和共振的区别,提出了扰动频率和系统固有频率接近不会产生拍振、两个不同的扰动波即使频率相同也不可能产生共振等新见解;其次,本文还分析了采集信号不健全和高频载波两种虚假"类拍振波"的产生原因,提出了提高信号采集频率避免类拍振波和依据拍振波本质特征辨识拍振波的简单方法。     

SPH法对框架结构地震下的TLD减振分析

利用调频液体阻尼器Tuned liquid dampers(TLD)对框架结构进行振动控制研究,将有限元方法结合光滑粒子(SPH)方法,分析多水箱TLD与框架结构在不同的频率比和质量比下的减振规律。结果表明,频率比接近1时,质量比为4%,TLD对于加速度反应和位移减振率达25%以上。