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层状半空间中周期分布凸起地形对平面SH波的散射

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地球物理学报 2017年第3期60卷 1039-1052页

作者：巴振宁黄棣旸梁建文张艳菊天津大学土木系天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 中国人民武装警察部队后勤学院建筑工程系天津300304

提出了一种新的以层状半空间中周期分布斜线荷载动力格林函数为基本解的间接边界元方法,研究了周期分布凸起地形对平面SH波的散射问题.方法将散射波场分解为凸起内部散射波场和凸起外部散射波场.凸起内部散射波场通过在凸起闭合边界上... 详细信息

提出了一种新的以层状半空间中周期分布斜线荷载动力格林函数为基本解的间接边界元方法,研究了周期分布凸起地形对平面SH波的散射问题.方法将散射波场分解为凸起内部散射波场和凸起外部散射波场.凸起内部散射波场通过在凸起闭合边界上施加虚拟斜线荷载产生的动力响应来模拟,而凸起外部散射波场则通过在凸起与半空间交界面上施加虚拟周期分布斜线荷载产生的动力响应来模拟.周期分布斜线荷载动力格林函数的引入,使得本文方法仅需针对一个凸起进行边界单元的离散和求解,便可完成问题的求解,避免了通过截断无限边界求解而引入的误差,方法具有较高精度的同时显著降低了求解自由度.文中通过与已有结果的比较,验证了方法的正确性,并以均匀半空间和基岩上单一土层中周期分布凸起为例进行了数值计算分析.研究表明,凸起间距对凸起地形间的动力相互作用有着显著的影响,同时层状半空间中周期分布凸起地形对SH波的散射与均匀半空间情况也有着显著的差别.

关键词：凸起地形周期分布平面SH波散射层状半空间

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层状半空间中导波的传播

声学学报 2002年第4期27卷 295-304页

作者：张碧星鲁来玉中国科学院声学研究所北京100080

研究了在弹性层状半空间中传播的导波的频散及激发机制,分别在含有两层和三层介质情况下,详细分析了对称点源激发的所有可能存在的导波模式的传播特性以及它们与介质参数的相互关系,研究了表面波和能陷波的激发与传播机理。对于速度递... 详细信息

研究了在弹性层状半空间中传播的导波的频散及激发机制,分别在含有两层和三层介质情况下,详细分析了对称点源激发的所有可能存在的导波模式的传播特性以及它们与介质参数的相互关系,研究了表面波和能陷波的激发与传播机理。对于速度递增的介质,可存在多个模式,但对于速度递减的介质模型,至多只存在一个导波模式。在含有低速夹层情况下,存在沿低速层传播的能陷模式。能陷波和表面波的传播特性不仅与介质参数有关,而且还与声源频率有关。

关键词：弹性波激发机制表面波能陷波传播导波层状半空间

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层状半空间地震数据的弹性波方程反演

石油地球物理勘探 2005年第5期40卷 523-529页

作者：张繁昌印兴耀山东省东营市石油大学地球资源与信息学院 257061 石油大学(华东)地球资源与信息学院

由于叠前地震数据同时含有丰富的纵波和横波信息,而且这些信息与岩性密切相关,因此根据叠前数据的反演可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富、更有效的岩性信息。由于层状弹性半空间的地震波传播规律具备模拟AVO分析的条件,所以可采用一... 详细信息

由于叠前地震数据同时含有丰富的纵波和横波信息,而且这些信息与岩性密切相关,因此根据叠前数据的反演可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富、更有效的岩性信息。由于层状弹性半空间的地震波传播规律具备模拟AVO分析的条件,所以可采用一种基于弹性波波动方程的方法来合成叠前记录。文中推导了球面波在层状半空间形成的反射公式,此式包含了波前扩散效应、层状地层的横波反射及自由表面的反射,以此正演模拟算法为基础,建立了一套叠前弹性波方程反演方法,其中反演问题的求解用遗传算法完成。为了能有效地搜索到最佳地层参数,遗传算法的具体实现完全依照叠前反演这一特定的多参数非线性优化问题而设计。由叠前弹性波反演得到的纵横波速度和密度可用来计算泊松比、弹性模量等岩石物性参数,为识别储层孔隙中的流体性质提供了新手段。

关键词：叠前反演弹性波方程叠前记录球面波遗传算法岩性参数叠前地震数据层状半空间波阻抗反演地震波传播规律

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层状半空间中洞室对入射平面P波的放大作用

地震工程与工程振动 2005年第2期25卷 16-24页

作者：梁建文尤红兵天津大学土木工程系天津300072

文中利用间接边界元法,在频域内求解了层状弹性半空间中洞室对入射平面P波的放大作用问题。通过自由场反应分析,求得假想洞室边界上各单元的应力响应。在洞室边界各个单元上施加虚拟分布荷载,求得位移和应力的格林函数。根据应力边界条... 详细信息

文中利用间接边界元法,在频域内求解了层状弹性半空间中洞室对入射平面P波的放大作用问题。通过自由场反应分析,求得假想洞室边界上各单元的应力响应。在洞室边界各个单元上施加虚拟分布荷载,求得位移和应力的格林函数。根据应力边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场位移响应和虚拟分布荷载产生的位移响应叠加起来,即得到问题的解答。比较了层状半空间和均匀半空间中洞室对入射平面P波的放大作用,结果表明,层状半空间情况有可能导致较大的地表位移幅值,尤其是对于较低频率入射波。

关键词：层状半空间洞室平面P波散射放大作用

层状半空间中沉积谷地对入射SV波的放大作用——时域解答

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自然灾害学报 2011年第3期20卷 131-138页

作者：巴振宁梁建文天津大学土木工程系天津300072

利用傅里叶变换方法,研究了层状半空间中沉积谷地对SV波的时域散射问题。首先,通过傅里叶变换将时域问题转换为离散的频域问题,针对有效频率成分采用间接边界元方法求解频域响应,再将所得频域结果进行傅里叶逆变换得到时域解答。通过与... 详细信息

利用傅里叶变换方法,研究了层状半空间中沉积谷地对SV波的时域散射问题。首先,通过傅里叶变换将时域问题转换为离散的频域问题,针对有效频率成分采用间接边界元方法求解频域响应,再将所得频域结果进行傅里叶逆变换得到时域解答。通过与已有结果的对比,验证了方法的正确性。最后,以基岩上单一土层中沉积谷地在R icker波入射下的散射问题为例进行了数值计算分析,结果表明,沉积谷地和土层的存在都会造成振动持续时间的增长;层状半空间中沉积谷地和均匀半空间中沉积谷地对波的放大作用存在显著差别。文中分析了造成该差别的原因,并讨论了覆盖层厚度和刚度对散射效应的影响。

关键词：层状半空间沉积谷地 Ricker波散射时域解答

层状半空间中凹陷地形对斜入射平面P波的2.5维散射

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自然灾害学报 2010年第3期19卷 52-61页

作者：巴振宁梁建文天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

采用间接边界元法研究了层状半空间中凹陷地形对斜入射平面P波的2.5维散射问题。取无限长凹陷地形任一横截面,将边界以斜线单元离散,通过自由场反应分析,求得假想边界上各单元的应力响应。施加虚拟移动均布斜线荷载,求得应力格林函数。... 详细信息

采用间接边界元法研究了层状半空间中凹陷地形对斜入射平面P波的2.5维散射问题。取无限长凹陷地形任一横截面,将边界以斜线单元离散,通过自由场反应分析,求得假想边界上各单元的应力响应。施加虚拟移动均布斜线荷载,求得应力格林函数。根据凹陷边界上的零应力边界条件确定虚拟移动均布斜线荷载密度,将自由场响应和虚拟移动均布斜线荷载产生的响应叠加起来,即得到问题的解答。通过与已有结果的对比,验证了本文方法的正确性。最后,以均匀弹性半空间和基岩上单一土层中凹陷地形对斜入射平面P波的2.5维散射为例,进行了数值计算分析,结果表明:凹陷地形的2.5维散射和二维散射之间存在明显差异;层状半空间中凹陷地形和均匀半空间中凹陷地形对波的散射作用存在显著差别。分析了造成差别的原因,并深入讨论了入射角度、覆盖层厚度和刚度对散射作用的影响。

关键词：层状半空间凹陷地形 2.5维散射平面P波

地埋点热源作用下层状半空间的热-力耦合响应

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岩土力学 2018年第6期39卷 2052-2058页

作者：王路君艾智勇同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

采用解析层元法对存在地下点热源的岩土工程问题进行解答。首先从热弹性力学三维问题的基本控制方程出发,利用拉普拉斯-傅里叶积分变换推导出其在变换域内单层介质及下卧半空间的解析层元;然后结合有限单元法原理组装得到总刚度矩阵,结... 详细信息

采用解析层元法对存在地下点热源的岩土工程问题进行解答。首先从热弹性力学三维问题的基本控制方程出发,利用拉普拉斯-傅里叶积分变换推导出其在变换域内单层介质及下卧半空间的解析层元;然后结合有限单元法原理组装得到总刚度矩阵,结合边界条件,得到其在变换域内的解答,最后应用拉普拉斯-傅里叶积分逆变换技术,得到物理域内的解。编制了相应的计算程序,算例分析表明:该结果与已有文献吻合较好,该方法求解层状半空间的热-力耦合响应问题具有较好的适用性和较高的精度;层状岩土介质体系中,热扩散系数对温度及地表隆起的变化过程影响显著,但对其初始值和最终稳定值影响不明显;分层特性对岩土介质温度分布及地表位移变化过程均有显著影响。

关键词：解析层元地埋点热源层状半空间热-力耦合拉普拉斯-傅里叶变换

层状TI饱和半空间均布斜线荷载及孔隙水压动力格林函数

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振动工程学报 2020年第4期33卷 784-795页

作者：巴振宁段化贞梁建文王莹天津大学土木工程系天津300072 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学) 天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

基于Biot流体饱和多孔介质模型,采用动力刚度矩阵方法结合傅里叶变换,给出了层状横观各向同性(TI)饱和半空间中均布斜线荷载及孔隙水压的动力格林函数。方法首先将荷载作用层固定,在波数域内求得层内响应和固端反力,进而由刚度矩阵方法... 详细信息

基于Biot流体饱和多孔介质模型,采用动力刚度矩阵方法结合傅里叶变换,给出了层状横观各向同性(TI)饱和半空间中均布斜线荷载及孔隙水压的动力格林函数。方法首先将荷载作用层固定,在波数域内求得层内响应和固端反力,进而由刚度矩阵方法求得反加固端反力于整个层状半空间而产生的响应,最后叠加层内解和固端反力解经由傅里叶逆变换求得空间域内解。所给出的层状TI饱和半空间格林函数为建立相应边界元方法进而求解层状TI饱和介质相关波动问题提供了一组完备基本解。通过与已发表的各向同性饱和结果和TI弹性结果进行对比,验证了方法的正确性。进而给出了数值计算结果并进行了参数分析。结果表明:TI饱和介质与各向同性饱和介质对应的动力响应差异显著,且介质的各向异性参数对动力响应有着重要影响。此外,荷载埋深越小,地表位移和孔压波动更剧烈;介质渗透系数起到类似阻尼的作用,减小渗透系数可降低动力响应;随着频率的增大,位移、应力和孔压的波动也更为剧烈。

关键词：横观各向同性饱和介质层状半空间动力刚度矩阵法格林函数

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层状半空间中洞室群对地震动的时域放大作用

土木工程学报 2012年第S1期45卷 152-157页

作者：梁建文张季巴振宁天津大学天津300072

采用间接边界元法和频域变换方法研究了层状半空间中洞室群对地震动的出平面时域放大作用,并以天津地区典型场地为例分析了洞室间距和入射地震动频谱对放大作用的影响。研究表明,洞室群对地震动的放大作用非常大,与自由场相比,地表加速... 详细信息

采用间接边界元法和频域变换方法研究了层状半空间中洞室群对地震动的出平面时域放大作用,并以天津地区典型场地为例分析了洞室间距和入射地震动频谱对放大作用的影响。研究表明,洞室群对地震动的放大作用非常大,与自由场相比,地表加速度峰值放大32.1%,地表加速度反应谱峰值放大85.2%,洞室群对地震动的频谱也有明显影响;洞室间距越小,洞室之间的相互影响越大,对地震动的放大作用越大。研究对于地铁沿线设计地震动的估计具有参考价值。

关键词：洞室群地震动放大作用间接边界元层状半空间