缺陷岩体纵波传播特性分析技术

出版社：俞缙 冶金工业出版社 (2013-05出版)  

作者简介

俞缙，工学博士，博士后，华侨大学土木工程学院副教授，硕士生导师。中国岩石力学与工程学会（CSRME）第七届理事会理事、中国土木工程学会（CCES）工程排水与加固专家委员会委员。主要从事岩土工程专业的研究和教学工作，研究专长为岩土动力学、隧道及地下工程。作为项目负责人主持国家自然科学基金项目1项、福建省自然科学基金项目2项，中科院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室开放基金项目1项，中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目1项，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金项目1项，重庆交通大学桥梁结构工程交通行业重点实验室开放基金项目1项，中央高校基本科研业务费专项基金项目1项等。在《岩石力学与工程学报》、《岩土工程学报》等学术刊物及国际会议上发表论文60余篇，其中SCI、EI、ISTP收录30余篇。获国家专利3项、软件著作权登记1项。

书籍目录

第1章绪论 1.1 引言 1.2国内外研究现状 1.2.1 节理非线性变形特性及本构模型 1.2.2节理、裂隙及孔隙等岩体缺陷对应力波传播的影响 1.2.3含缺陷岩石的声波测试及信号分析 1.3本书主要内容 第2章纵波法向穿越弹性非线性变形单节理时的传播特性 2.1岩体节理法向单调加载变形本构模型 2.1.1 以往模型简述及其数学缺陷分析 2.1.2统一指数模型概述 2.2岩石节理法向变形本构关系的改进 2.2.1新模型的建立 2.2.2新模型数学性质分析 2.2.3试验数据模拟 2.3岩体节理法向循环加载本构模型 2.3.1 以往模型简述 2.3.2统一节理法向循环加载本构模型 2.3.3模型验证与分析 2.3.4试验结果拟合 2.4改进的节理弹性非线性模型及动态推广 2.5改进模型的节理透射、反射系数近似解析解 2.5.1 线性位移不连续模型透射、反射系数解析解 2.5.2线性位移不连续模型理论解 2.5.3改进模型节理透射、反射系数近似解析解 2.5.4近似解析计算及参数研究 2.6半数值半解析计算 2.6.1 一维波动方程特征线法与位移不连续模型 2.6.2透射波、反射波质点速度数值差分格式 2.6.3线性位移不连续模型计算 2.6.4非线性位移不连续模型计算及参数研究 2.6.5半数值解与近似解析解误差分析 2.6.6半数值解与UDEC模拟结果对比分析 第3章纵波法向穿越弹性非线性变形平行多节理的传播特性 3.1半数值半解析计算方法 3.2计算分析 3.2.1 线性位移不连续模型计算分析 3.2.2非线性位移不连续模型计算 3.3不同脉冲传过大间距多节理时的透射特性 3.3.1 节理条数对透射波形和透射系数的影响 3.3.2节理奈数对透射波能量的影响 3.3.3节理条数对透射波频率组成的影响 3.3.4节理条数对透射波时间延迟的影响 3.4地震P波传过大间距多节理时的透射特性 3.4.1地震P波数据分析 3.4.2参数研究 3.4.3地震P波传过单节理时的透射特性 3.4.4地震P波传过5条节理时的透射特性 3.4.5地震P波传过10条节理时的透射特性 3.5尾波效应分析 3.5.1尾波概念的提出 3.5.2尾波效应初探 第4章纵波在双重非线性岩石中传过单节理时的传播规律 4.1 基于非线性波动方程及其近似位移波解的计算理论 4.1.1理论分析 4.1.2计算结果与分析 4.2基于岩石本构模型及有限差分法的计算理论 4.2.I 非线性岩石模型 4.2.2理论分析 4.2.3参数研究和结果分析 4.2.4线性岩石与非线性岩石中非线性节理的比较 4.2.5节理参数对P波透射特性的影响 4.2.6节理位置对透射系数的影响 4.2.7岩石非线性系数对透射系数的影响 4.2.8频谱分析 第5章纵波传过双重非线性成组节理时的传播规律 5.1计算理论 5.2计算参数 5.2.1 节理条数对透射波形的影响 5.2.2节理间距对透射波形的影响 5.2.3岩石非线性系数对透射波形的影响 5.2.4节理间距对透射波能量的影响 5.2.5透射波形整体分析 5.2.6 P波传过9条小间距成组节理后的透射波 第6章缺陷岩石声学特征及其小波时频分析技术 6.1岩芯及钻孔声波测试工作原理和特性 6.1.1 实验用探头及分析仪工作原理 6.1.2激发信号特征 6.1.3声波测井及换能器工作原理 6.2缺陷岩石材料中声波信号衰减机理 6.2.1黏滞吸收机理 6.2.2声衰减与频率的关系 6.3缺陷岩石声波实验思想 6.3.1 实验思想 6.3.2声波信号的提取 6.3.3 波谱分析的范围与精度 6.4缺陷岩石声波信号处理方法 6.4.1 Fourier谱计算 6.4.2小波变换理论及分析方法 6.5小波变换程序实现和激发信号的小波分析 6.6工程应用 6.6.1工程背景 6.6.2测井岩体及特征 6.6.3岩体超声波分级及波谱特征分析 6.6.4多参数岩体超声波分级法 6.7饱水对缺陷岩石声学特性的影响 6.7.1岩样特征和试验方法 6.7.2试验结果及分析 第7章岩芯卸荷扰动的声学反应与卸荷敏感岩体 7.1岩芯卸荷扰动特征及其影响因素 7.1.1岩芯卸荷扰动特征 7.1.2岩芯卸荷扰动影响因素 7.2岩芯声波信号的波谱及小波分析 7.3卸荷敏感岩体的工程对策 附录 附录A MATLAB单节理处纵波透射的差分计算程序 附录B MATLAB快速小波变换计算程序 附录C基于非线性波动方程及近似位移波解的P波透射波MATLAB计算程序 附录D基于岩石本构模型及有限差分法计算P波透射波的MATLAB计算程序 附录E含成组节理的双重非线性岩石介质中P波传播的MATLAB计算程序 附录F岩石声波信号小波时频分析MATLAB计算程序  参考文献

章节摘录

版权页：   插图：   鼓楼站以南，基岩主要包括白垩纪沉积岩。鼓楼站和珠江路站之间，是上白垩统浦口组（K2n）的砾岩。珠江路以南，是下白垩统葛村组（K1n）的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。这些沉积岩都以红色和紫红色为主，因此称为红层。 鼓楼一许府巷站区间为紫红色安山岩及相应凝灰岩、火山角砾岩，属于上侏罗统龙王山组（J31）。从玄武门站到小红山，出露有闪长岩和闪长玢岩，由燕山运动早期侵入。玄武门一南京站站区间有灰黑色和灰绿色的闪长岩。小红山主要出露灰黄、灰白色闪长玢岩，风化严重。 小红山、迈皋桥站以及迈皋桥一东井亭区间出露中一下侏罗统象山群（J1—2x）的灰白色砂岩、石英砂岩，含长石偏多，夹有硅质页岩。 6.6.1.3地质构造 南京位于下扬子板块前陆褶皱带，历史上曾经历主要的构造运动有印支运动、燕山运动、喜山运动。印支运动是指褶皱成陆，形成弧形的基底褶皱构造；燕山运动则表现为断块运动，形成和缓的盖层褶皱和断裂；喜山运动规模强度均较弱，主要表现为断裂构造，但对工程地质而言，该期构造意义最为重要。 通过对南京市区地质资料和地铁前期勘察资料的收集和综合分析，结合本次钻探和物探工作，发现地铁所遇主要断裂有：南京站一东井亭区间断裂、珠江路一鼓楼一玄武门区间断裂等多条断裂构造。 南京站～东井亭区间断裂如下： （1）F1断层：分布于岗间凹地和岗丘地段，断裂带宽十几至几十米，断裂带内有闪长玢岩侵入，上盘为三叠系周冲村组角砾灰岩，下盘为侏罗系象山群的砂岩。岩体挤压破碎，不规则裂隙发育，推测该断层为压性断层，走向北东，断层面倾向南南东，倾角20°～50°。 （2）F2断层：分布于岗前平地北侧和岗丘南侧地段，岩芯以闪长玢岩为主，变质较弱，岩体破碎，裂隙极发育。下盘为周冲村组灰岩。推测该断层为压性断层，走向北西，断层面倾向南西，倾角30°～73°。 珠江路一鼓楼一玄武门区间断裂如下： （1）南侧断裂：位于鼓楼隧道附近，以灰白带灰黑色间紫红色角砾岩为主，含砾砂岩，岩芯极破碎，不规则裂隙极发育。 （2）北侧断裂：位于鼓楼一安仁街南口，岩性为红色砂砾岩、碳酸盐化凝灰角砾岩、泥岩等，岩芯极破碎，总体走向NW280°，倾向南，倾角陡，属正断层。 6.6.2测井岩体及特征 本次野外测井试验均位于地铁隧道沿线，岩芯样品亦均取自相应孔位的岩体。地铁沿线基岩的岩性主要为安山岩、砂岩、砾岩、闪长岩、灰岩、泥岩等。图6—14所示为研究区的典型工程地质剖面图。

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《缺陷岩体纵波传播特性分析技术》可供土木、地质、石油、采矿、水利水电、交通、国防等领域从事岩土工程和工程物理探测及相关专业的生产、科研和教学人员阅读参考，也可作为大专院校工程地质、地球物理、石油工程、采矿工程、水利工程、岩土工程等专业高年级本科生和研究生的教学参考书。