多重互相关函数在剪切波速测量中的应用

论文介绍了一种提高剪切波速测量精度的新方法——多重互相关函数法。考虑到判断场地剪切波到时差的困难,提出了用多重互相关函数来求得两剪切波的到时差。对噪声比较大的信号需要进行多重自相关分析才能达到较高的信噪比;互相关分析可求取两相似信号的到时差,但当两信号噪声比较大时,所求得的到时差误差较大;自相关函数本身可进行多重自相关分析,互相关函数结合多重自相关函数后,也可以进行多重互相关分析。实验表明：多重互相关函数能提高触发信号和井中三分向探头输出信号的信噪比和精确地识别出它们的到时差。基于此原理设计了剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出测点的剪切波速和形成完整的报告。     

抛石散体振动密实过程的离散元数值模拟

借助离散元法对爆炸挤淤形成堆石散体的振动密实过程进行了数值模拟。通过模拟散体单元相互运动、位置重排，在整体上表现出抛石堤的挤密效应，模拟结果与实际情况基本相符。利用离散元法可以清楚地得知所模拟的抛石堤在振动荷载作用下的运动及受力情况，抛石堤在各个时刻的状态也很明确。这充分说明采用动态离散元来模拟散体是可行的。     

颗粒体材料力学性质的离散元模拟

基于离散单元法颗粒流理论,对颗粒材料室内三轴试验进行PFC3D模拟,通过对比具有不同组构颗粒半径及不同颗粒胶结强度的散体颗粒试样的试验结果,定性分析探索了颗粒半径及胶结作用对于颗粒体材料力学性能的影响,发现减小组构颗粒半径以及提高颗粒间胶结强度对于颗粒力学性能都存在提升作用。     

两种土样剪切波速测试方法的对比试验研究

扭剪波传感器是一种刚刚兴起的土样剪切波速测试装置。将扭剪波测试方法与弯曲单元测试方法通过试验进行了对比，对比结果表明：无论对于粘性土还是砂性土，弯曲单元方法测试结果比扭剪型剪切波速传感器测试结果偏低20％左右。然后用理论剪切波速已知的有机玻璃棒对扭剪型剪切波速传感器的测试结果进行了验证，发现该方法测试结果与理论值相差仅1．2％。这表明用扭剪波测试土样的剪切波速是一种更加可靠的方法。     

沥青混合料离析的离散元模拟

针对沥青混合料堆积时出现的离析现象,以颗粒离散单元法为基础,通过编制数值模拟程序对沥青混合料的离析进行数值模拟计算,并通过室内料堆法对沥青混合料进行离析试验,归纳了离析的大致规律。将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证数值模拟程序的效用性,为今后沥青混合料的离析提供了一种更方便快捷的方式。     

理想胶结砂土力学特性及剪切带形成的离散元分析

根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC^2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂土的宏观力学特性及其剪切带的形成规律。结果表明：相比同一孔隙比的无胶结试样,胶结试样具有更高的峰值强度、显著的应变软化和剪胀现象以及明显的剪切带,宏观力学特性与其胶结接触微观力学机理密切相关,模拟结果与已有室内试验结果具有规律上的一致性;由胶结试样内部的微观信息统计可知,胶结试样剪切带的形成一般在其峰值强度之后,且剪切带的形成是试样变形、胶结破坏、孔隙比、平均纯转动率和位移场等微观参量局部化的综合表现。     

基于非线性接触本构的颗粒材料离散元数值模拟

在考虑颗粒间细观非线性接触关系的基础上,基于空隙胞元法,采用颗粒离散元法对二维颗粒体试样进行了平面应变数值模拟。颗粒间接触用广义弹簧单元表示,相邻颗粒接触点的塑性变形用非线性弹簧表示。在准静态、小变形条件下,研究了试样的微观织构变化和宏观力学行为。单个空隙胞元的变形通过周围颗粒的相对运动来计算,将离散系统中的变形与连续体中的相应变形联系起来,应用于颗粒离散元方法中平均应力的计算。文中给出了细观尺度上局部织构(通过空隙数,接触价键,配位数来表征)的变化过程,对比了不同情况下的应力–应变关系曲线,再现了试样的加卸载曲线。结果表明了颗粒介质之间的咬合作用对材料的宏观力学行为有比较明显的影响。     

一种基于离散元的模拟颗粒破碎方法

为模拟颗粒破碎对散体材料应力–应变特性产生的显著影响,提出了一种改进的基于离散元的模拟颗粒破碎的方法。首先将颗粒复杂的受力状态简化成颗粒球心附近的最大拉应力并假定颗粒破碎服从最大拉应力准则。当颗粒满足破碎条件时,将破碎颗粒的直径缩小。当由缩小颗粒直径导致的质量损失达到某一规定值时,向样本内的孔隙插入新颗粒。为模拟破碎产生碎片的颗粒级配,新生成的颗粒尺寸服从分形分布,同时,为考虑颗粒强度的变异性和尺寸效应,未破碎颗粒、已破碎颗粒和破碎产生的碎片的抗拉强度均服从Weibull分布。该方法满足质量守恒条件,且适用于能在超级计算机上并行运行的开源离散元软件。采用本文方法模拟了一维压缩和直剪试验并与室内试验结果进行对比,结果表明本文方法模拟颗粒破碎是可行的。     

岩土材料的离散元分析

采用离散元软件PFC3D和超颗粒单元进行岩石破碎研究．对球形岩石颗粒的单轴压缩状态和力链分布进行了分析．获得了岩石颗粒在初始状态,压缩状态的球颗粒分布形态和力链轨迹和岩石破碎的迹线分布。这种方法直观有效的分析了岩石破碎的过程．且通过有限元分析达到两相验证的结果．为深入研究岩土材料的离散特性提供了参考与支持。     

深海能源土剪切带形成机理离散元分析

天然气水合物的分解开采过程将会劣化深海能源土的力学性能,从而引发一系列岩土工程问题。因此,要实现天然气水合物的安全开采,需要对能源土的强度和变形特性开展研究。结合深海能源土微观胶结模型,通过平面应变双轴试验的离散元模拟,研究了深海能源土剪切带形成机理以及剪切带内外的宏微观变量特征。结果表明：水合物胶结提升了深海能源土的强度,且使其呈现出明显的应变软化特性;剪切带在峰值应力后开始产生,伴随着胶结的大量破坏以及各宏微观变量的局部化;剪切带内外各宏微观变量差异明显,随着轴向应变的增加,土体微观结构也随之发生变化。     

用离散单元法分析单剪试验中粒状体的剪切机理(英文)

用铝棒堆积体作为二维粒状体的模型材料进行单剪试验 ,然后对其用离散单元法进行数值模拟 ,对于宏观应力应变关系 ,两者结果基本吻合。基于数据模拟结果 ,对粒状体的剪切机理 ,例如滑动面上粒子接点角的分布及变化规律 ,进行了微观分析。     

Application of coupled multi-body dynamics–discrete element method for optimization of particle damper for cable vibration attenuation

With the application of the particle damping technology to cable vibration attenuation, the rootless cable damper overcomes the limit in installation height of existing dampers. Damping is achieved through energy dissipation by collisions and friction. In this paper, a coupled multi-body dynamics–discrete element method is proposed to simulate the damping of the damper–cable system under a harmonic excitation. The analyses are done by combining the discrete element method in EDEM and multi-body dynamics in ADAMS. The simulation results demonstrate the damping efficiency of rootless particle damper under different excitations and reveal the influence of the design parameters on its performance, including the filling ratio, particle size, coefficient of restitution, and coefficient of friction.     

弯曲元试验高精度测试土样剪切波速方法

在HX-100型多功能三轴仪上开发了压电陶瓷弯曲元剪切波速测试系统,研究了高精度测试不同种类和刚度土样剪切波速的方法以及剪切波速弥散性问题,并将弯曲元测试结果与DrnevichLong-Tor型共振柱试验结果进行了对比。研究结果表明,对不同种类和刚度的土样,通过选用合适的激发波形和频率就可以消除接收波形的近场效应和过冲现象,高精度地确定土样剪切波速和极小应变剪切模量;在所使用的激发频率范围内,剪切波速不具弥散性。     

用于触探试验分析的粒状材料本构模型之展望

讨论了用于触探试验分析的粒状材料本构模型。利用二维离散元程序,对粒状材料触探试验进行数值模拟,研究了地基中的应力路径与应力场,然后基于土力学中的最新知识,分析总结出试验中粒状材料的主要力学特点。研究表明,在粒状材料的触探试验分析中,其本构模型应当包含4个主要特性:剪胀性、率相关性、颗粒破碎和非共轴性。     

土层等效剪切波速与平均剪切波速对比分析

通过简化的理论推导与实例分析，比较了太原市土层平均剪切波速与等效剪切波速计算结果的差异性，提出了一般情况下Vse值总是小于Vsm值，且两者的差异性与土层的剪切波速值间的变异系数有关。     

饱和土剪切波速在基桩缺陷定量分析中的应用研究

在基桩缺陷定量分析中准确定量地描述桩土之间的相互作用是非常重要的。以黏滞阻尼器模拟桩土之间的相互作用,对6种饱和土进行了桩土相互作用模型试验和剪切波速试验。试验结果表明,可以对这些饱和土在土剪切波速与阻尼系数之间建立一致的相关关系。同样依据试验结果分析了试验阻尼系数和理论值的差别,得到了以剪切波速的函数表示的理论值修正系数。由桩身纵向振动响应解析解利用正交试验方法分析了阻尼系数、瞬态冲击力的脉冲宽度和幅值、桩弹性模量、桩密度、桩长以及桩截面积对速度波衰减过程的影响,确定了阻尼系数是影响速度波衰减的唯一显著因素,得到了速度波沿桩身的衰减规律。进而结合土剪切波速与阻尼系数之间的相关关系和桩身缺陷处的能量分配特性建立了利用土剪切波速和桩顶速度响应进行基桩缺陷定量分析的关系式。根据建立的关系式分析了利用剪切波速确定阻尼系数所带来的误差,结果证明由剪切波速最终得到的缺陷程度相对利用试验阻尼系数得到的结果误差一般在10%以内,所以利用剪切波速确定阻尼系数是可行的。     

泉州市规划区剪切波速与地基土类型关系

通过参与泉州市规划区抗震防灾规划勘察积累的546个钻孔的岩土层剪切波速数据,分析和总结了岩土类型与剪切波速的关系,为估算确定建筑场地类别提供依据。     

考虑颗粒破碎影响的粗粒土的剪切强度理论

由于粗粒土的粒径相差很大,通过剪切试验测量粗粒土的剪切强度很麻烦,且剪切试验费时费力、试验数据离散性大;另外,已有剪切强度经验公式中的参数没有明确的物理含义,工程应用中难以确定。本文根据颗粒破碎的分形模型,揭示单颗粒破碎强度的尺寸效应,假设剪切强度是颗粒接触面上的摩擦力,导出用正应力幂函数表示的粗粒土剪切强度公式,幂函数的指数是颗粒破碎分维的函数,并采用垃圾炉渣的颗粒破碎分维和剪切强度试验结果进行验证。