类海啸波在非平整岛礁上传播与演变的试验研究

广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有非平整的礁坪地形,礁坪地形的突变会对类海啸波的传播演变特性产生显著的影响。文章通过开展波浪水槽物理实验,系统研究了类海啸波在非平整岛礁上传播与演变的规律,并深入分析了入射波高和礁坪水深对类海啸波传播演变特性的影响。试验结果表明:入射波破碎点主要位于第二礁坪上,并且破碎点的位置随入射波的增大或礁坪水深的减小向离岸方向移动。礁坪地形突变对类海啸波的反射系数和透射系数影响显著,礁坪地形突变会增强入射波的反射强度,尤其是在礁坪水深<0.025 m时,受礁坪地形突变产生的反射系数C_(R2)可达0.3左右;其次,入射波高或礁坪水深的增加都会引起透射系数的减小。

考虑信号衰减及叠加修正的反射波曲线分析方法

缺陷反射信号的衰减、多缺陷反射信号的叠加以及缺陷形态是低应变曲线分析中影响缺陷特征识别的关键因素。考虑波动在缺陷界面入射前和反射后传播衰减系数的差异以及缺陷反射的叠加干扰,通过完整桩段理论反射波曲线部分拟合受测桩实测反射波曲线及叠加修正获得波动衰减系数,提出基于实测曲线拟合的完整性系数计算改进方法。同时,基于成层土中渐变缺陷桩瞬态响应模拟技术,提出结合完整性系数进一步分析缺陷特征的方法。最后,结合实测反射波曲线验证了方法的有效性。

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。

爆炸波在复合钢板衬砌结构中的传播规律研究

基于复合钢板抗拉伸、剪切强度高的特点,提出了一种使用复合钢板衬砌结构的地铁抗爆防护方法。结合南京地铁工程实例,使用有限元软件LS-DYNA建立了空气-炸药-复合钢板衬砌结构-周围土体的爆炸冲击模型,分别研究了在10 kg TNT和30 kg TNT炸药当量下,爆炸冲击波在安装复合钢板的地铁隧道区间内的传播规律。结果表明:爆炸冲击波在传播过程中会出现强烈的反射叠加作用。在安装有复合钢板的情况下,隧道区间内的超压峰值呈现出小幅度增大的趋势;衬砌结构各测点的压力值在经历峰值后逐渐减小并处于稳定状态,符合爆炸冲击波的衰减规律;复合钢板对爆炸冲击波在空气中的压力变化规律影响较小,爆源中心截面位置处受到的破坏作用最大。

日本“311”海啸对江苏北部沿海影响分析

北京时间2011年3月11日13时46分日本东北部发生里氏9.0级强烈地震,江苏北部的灌河口潮位站正好记录下海啸期间的潮位资料。由于以往对海啸波动的过滤提取方法不统一,而且人为因素影响较大,误差积累影响了后续科研工作的进行。提出综合利用小波能谱、功率谱和滤波分析等方法结合海啸识别结果来提取海啸波的方法,并且成功提取出灌河口站海啸波的周期范围、影响时间和最大波峰。同时采用COMCOT海啸数学模型,讨论了江苏沿海海啸波传播方式,解释了灌河口潮位站海啸波最大波峰未出现在第一波的原因,是因为江苏北部山东半岛特殊的地形使得在黄海传播的海啸波发生反射,与之前的波动产生叠加效果导致的。分析结果表明:江苏沿海由于海啸直接引起的海啸波不高,但是海啸波叠加之后,最大波高却是之前的2倍,因此在海啸预报中应该全面考虑地理位置特点,分析海啸波运动的反射叠加等特征,从而提高预报质量。

爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体的动力响应与局部破坏机制

针对两侧深槽一侧已开挖形成临空面的中隔墩爆破开挖,分析了爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体产生的振动、应力、位移等动力响应,并改善了爆破开挖方式,优化了开挖程序。研究表明,爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体的动力响应是由于爆破应力波的反射与叠加;通过选取适当的预留岩体厚度,可以合理地利用爆破应力波的反射与叠加,削弱爆破冲击荷载作用下中隔墩的动力响应,进而降低中隔墩因爆破开挖出现动力失稳的风险,其研究成果对工程实践具有重要的指导意义。

利用GPS网观测反射海啸波引发的电离层扰动

震中产生的海啸波传播到海岸或者遇到水下障碍时会发生反射,从而形成反射海啸波.本文利用稠密的日本GEONET网,首次在电离层扰动图中观测到2011年3月11日Tohoku地震引发的反射海啸波信号.观测到的电离层扰动与海平面的反射海啸波具有相似的波形、水平速度、方向、周期以及到达时间等传播特征,表明观测的电离层扰动为反射海啸波所引起,本文的观测结果表明反射海啸产生的大气内重力波也能向上传播到电离层与等离子体作用.

传输矩阵法在大学物理波动光学教学中的应用

在大学物理的波动光学教学中,对于多光束的叠加干涉一般以阐述光程差为主,不利于直观地反映光学系统的光学特性。如何更直观地反映电磁波在多层介质上的传播性质,对于深入理解物理基本概念、培养学生的创新能力和'学以致用'的能力具有重要意义。基于光学传输矩阵法处理电磁波在多层均匀介质中的传播,通过建立界面矩阵和传播矩阵,导出多层均匀介质系统的总的传输矩阵,进而得到系统的反射系数和透射系数,可以直观地分析电磁波在多层介质分界面上的传播性质。本文通过增反膜和分布式布拉格反射器(DBR)两个实际的案例,结合传输矩阵思想和Matlab编程,从反射率和透射率的角度直观展示了电磁波在多层介质分界面上的传播性质和光学系统的性质。

提高地下金属管振动波测试中冲击响应信号的信噪比

提出了在套损振动波检测过程中提高信号信噪比的方法。检测过程中,在井口敲击套管并接收、分析套管的回波,以了解介质的变化情况。由于反射波信号强度较微弱,单纯用一组接收信号无法进行正确的套损分析,采用信号增强方法,即利用多个类似信号进行叠加,增强反射波的有效信号,降低背景噪声,从而得到有用信息,进行正确的套损状况分析。开发了相应的信号处理软件,提高了信号处理速度。通过10井次的测试表明,技术原理可行,软件工作稳定、可靠,便于操作,可以进行多种方法的信号处理,极大地提高了工作效率。

生物组织中几类热波传播特性的研究

为探讨热波在不同边界条件下发生反射、衰减、相位突变、叠加与分解特性，考虑到热波的相位，以生物组织中的正弦波和方波为例，对不同热松弛时间下热波的传播过程进行了数值考察和分析，其结果可为将热波效应应用于活体热状态辨识及处理某些复杂的生物热问题打下一定的基础。本文还基于数值算例对一个从常规角度看来不易理解的生物热现象作出了合理解释，指出了该类效应在相关医学问题上的应用前景。

关于声速测量实验的讨论

对声速测量实验现象提出新的理解途径,认为声压是发射和接收端之间声波无限次反射叠加的结果.在考虑空气中传播损耗,换能器界面反射能损及相位半波损失的情况下,给出接收端测量的声压振动和声波位移振动两者关系,最后得出接收端声压信号随发射、接收端间距变化的具体关系,与具体实验现象符合.

海岸红树林与海啸波相互作用实验研究

2004年发生的印度洋海啸给印度洋沿岸的亚非13个国家造成巨大的经济损失。多份实地考察报告都表明了红树林具有保护海岸的作用。就此,研究海啸波(孤立波)穿过红树林后透射波和反射波的变化情况,实验结果表明:透射波高随着入射波高的增大而增大,随着红树林分布密度的增大而减小;对于一定分布密度的红树林,反射系数和透射系数对入射波高不敏感。

连续波随钻测量信号井下传输特性分析

井下连续波脉冲信息编码和传输系统由于其信号传输速率高、实现简便,从而受到了业内的广泛关注。但是传统的连续波传输特性分析理论认为连续波在井下传输过程中产生的反射、叠加严重影响着信号的传输距离和效率;同时,源信号的频率与信号传输距离呈线性反比关系,信号频率越高,传输距离越短;当信号频率增加到一定程度时,地面就无法对其进行有效检测和分析。但是本文的理论分析和工程实验结果显示,上述的结论并不完全正确;连续波信号反射、叠加的影响同样可以带来有益的一面;而且信号频率和传输距离的关系也决不仅仅是简单的线性反比。针对上述连续波传输应用中的热点问题,文中首先从理论上研究了连续波信号产生的机理;建立了以井下钻具组合为通道的信号传输波导模型;推导了连续波井下反射、叠加特性;其次,以"传输效率"为基础分析了井下信号的传输特性;并研究了利用信号反射、叠加实现信号增强的可行性;最后,实验验证了文中所述分析算法的有效性。

矿井反射槽波包络叠加成像方法及其应用

槽波在遇到断层等不连续断面时,会产生反射并被与炮点位于同一条巷道内的检波器接收到,据此可以探测巷道侧帮地质异常发育情况。通常情况下反射槽波能量较弱,信噪比较低。为提升反射槽波信噪比,以山西阳泉煤业集团某矿201工作面为例,将包络叠加方法应用于反射槽波探测,并通过断层模型三维槽波数值模拟以及实际探测资料的验证,证实了包络叠加成像方法的有效性。

不同冲击幅值下洞室围岩变形-开裂-垮塌过程——基于连续-非连续方法

在防护和采矿等工程中,洞室围岩常会受到不同形式的冲击载荷作用,从而诱发垮塌和冲击地压等严重灾害。继续完善自主开发的拉格朗日元与变形体离散元耦合的连续-非连续方法,同时引入Ⅰ型和Ⅱ型断裂能,在适于模拟拉裂的基础上,也适于模拟剪裂,从而可对有关灾害的机理分析和预防产生积极意义。利用该方法开展了周期半正弦波冲击下洞室围岩的变形-开裂-垮塌过程的数值模拟研究,着重阐明了应力波反射和叠加导致洞室顶板开裂机理,解释了洞室两帮拉、剪裂相伴现象的原因,探讨了周期冲击载荷幅值的影响规律。研究发现:(1)当由模型的上端面传入的第1个压应力波抵达洞室顶板表面时,压应力波分化成的中间部分发生反射,反射的拉应力波单独自己或与第1和第2个压应力波之间的受拉区叠加导致顶板拉裂;(2)洞室顶板以拉裂为主;洞室两帮以剪裂为主,并形成V形坑。洞室顶板的拉裂区对于后继应力波有吸能作用;(3)在洞室两帮发生剪裂后形成多重V形坑,坑内应力处于低值,而且,压应力波波后会存在一个挤压程度不强烈区甚至受拉区,从而导致坑内发生拉裂,造成拉、剪裂相伴现象;(4)随着冲击载荷幅值的减小,拉、剪裂缝的数目和分布范围减小,V形坑最大深度减小,洞室围岩更易平衡。

反射波法检测桩身质量的理论要点与实际应用

主要探讨了反射波法的基本理论要点,信号采集处理过程中的有关动态测试技术,桩身质量判别的应用分析方法以及现场检测时应注意的某些问题。

驻波振幅分布研究

本文研究了入射波与经固定界面一次、二次及多次反射所生的反射波迭加而成的驻波的振幅分布规律，并得出了一些有意义的结果。

基于叠加原理的反射波分离方法及其验证

基于波形叠加原理,利用实验水槽造波的稳定性和重复性,提出了一种使用单支固定浪高仪的反射波分离方法.在一小型波浪水槽中进行实验,模型为竖直穿透水面的立板,入射波为二阶Stokes规则波,垂直于平板入射.在模型前固定放置浪高仪,用于测量波面抬高时历曲线.为了验证反射波分离方法的有效性,首先对反射系数已知为1的全反射立板模型进行实验,采用反射波分离方法得到的反射系数接近于1.然后,采用该方法处理一块透空的竖直穿透水面立板的反射系数,并将其与相近模型的解析结果和实验结果进行比较,相互符合较好,进一步验证了确定反射系数方法的有效性.

纵向导波与管道中双缺陷相互作用的数值模拟

利用导波技术检测管道缺陷,将不可避免地遇到多缺陷相互作用问题。针对此类问题,利用数值模拟方法研究管道中双缺陷相互作用规律,建立双缺陷管道的三维有限元波动数值模型,并通过与已有实验结果的对比验证所建立模型的正确性,在此基础上系统研究相同大小双缺陷相对位置对导波反射特性的响应机理。研究表明,对双缺陷管道而言,两缺陷的相对周向位置对缺陷总体反射的影响很小,反射系数几乎不随缺陷的周向间距变化而变化;两缺陷的相对轴向位置对总体反射有较大影响,反射系数随轴向间距呈周期性变化。此外,在一定轴向长度范围内的多个缺陷,其反射系数近似符合叠加原理,这对局部缺陷群的检测有重要意义。