彈性介質(zhì)中的表面波理論及其在巖土工程中應用

前言

　　表面波測試越來越多地應用于工程地質(zhì)勘查、地基加固處理效果評價、路基檢測、地下異質(zhì)體探測、混凝土及或金屬構(gòu)件裂紋、空洞無損檢測等領域。然而，影響表面波測試因素很多，不同的測試方法，影響因素也不同。對兩點測試的互譜分析來說，數(shù)據(jù)篩選是很重要的，采用不同的篩選準則得到的結(jié)果可能不同；對多點測試的波數(shù)一頻率域分析，測點距、測點最大空間距離是影響測試結(jié)果關鍵因素，同一場地，不同測點布置得到的頻散數(shù)據(jù)可能不同，對數(shù)據(jù)分析、解釋也要采用不同的方法。這就要求現(xiàn)場測試及分析人員必須具備一些表面波理論知識及一定的測試經(jīng)驗，因此，系統(tǒng)地介紹分層介質(zhì)中表面波理論及測試、分析方法對測試及分析人員是很有必要的?！　∪珪掷碚摲治龊蜏y試應用兩部分內(nèi)容，共16章，分別是：緒論（第1章）；曲線坐標下彈性基本理論（第2章）；波動分析（第3章）；波的反射和透射（第4章）；波在自由桿、空心圓柱及板中傳播（第5章）；土的動力特性（第6章）；水平分層介質(zhì)中波傳播分析方法（第7章）；水平分層介質(zhì)中瑞利波傳播特性（第8章）；彎曲介質(zhì)中瑞利波傳播特性（第9章）；動荷載下半無限體表面響應分析（第10章）；動荷載下分層介質(zhì)響應分析（第11章）；表面波互譜分析方法（第12章）；表面波互譜分析方法影響因素（第13章）；頻率一波數(shù)域分析（第14章）；有效相速度分析方法（第15章）；表面波在巖土工程中應用（第16章）。前11章介紹了波的一些基本知識、分層介質(zhì)中瑞利波模態(tài)頻散、瞬態(tài)荷載下分層介質(zhì)響應以及基于傳遞矩陣及薄層剛度矩陣的分析方法等。后5章著重介紹目前在巖土工程界廣泛使用的基于互譜分析及波數(shù)一頻率域分析兩種表面波測試方法、測點布置、影響因素及表面波有效相速度分析方法，最后給出了表面波在巖土工程一些領域的應用。本書既適合于從事波動理論分析的科研人員也適合于從事工程檢測的技術人員閱讀?！　≡诰帉懕緯倪^程中得到了浙江寧波開天工程技術有限公司大力支持；中國科學院武漢巖土力學所余詩剛教授、韋昌富教授以及華中科技大學盧應發(fā)教授對本書提出了很多寶貴意見，在此表示感謝。　　雖然瞬態(tài)表面波測試在工程應用已有數(shù)十年歷史，但該方法數(shù)據(jù)處理分析仍有很多問題有待解決，書中的一些方法還需在實際工程中進一步驗證。由于編者水平有限，書中的錯誤和不足之處，希望讀者及同行專家指正。

內(nèi)容概要

全書共16章，從波動理論出發(fā)，介紹了傳遞矩陣、薄層剛度矩陣計算平面或柱面瑞利波模態(tài)頻散曲線及位移方法；基于模態(tài)在層中的能量透射率，分析了模態(tài)頻散曲線高頻及低頻漸近趨勢與分層剪切波速的關系；討論了泊松比、密度及阻尼比對模態(tài)頻散曲線的影響以及分層狀態(tài)對波場各階模態(tài)能量分配的影響；給出了半無限體在點源或面源作用下表面位移；利用傳遞矩陣法及薄層剛度矩陣法導出分層介質(zhì)在點源或面源作用下位移解；分析了波場位移解與模態(tài)位移解間的關系。  　書中還介紹了目前在巖土工程及金屬無損超聲檢測中廣泛應用的兩點及多點表面波測試方法；討論了測試及分析過程一些影響因素，給出了表面波測試得到的有效相速度分析方法。最后，書中還介紹了表面波在巖土工程及超聲無損檢測一些領域的應用。    本書適合從事地球物理勘探、巖土工程、混凝土及金屬構(gòu)件超聲檢測工程技術人員及科研人員使用。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　瑞利波基本特性　1.2　表面波測試　1.3　模態(tài)頻散曲線分析方法　1.4　表面波在巖土參數(shù)測試中的應用　1.5　表面波在物探方面的應用　1.6　表面波測試存在的主要問題　1.7　表面波測試進展第2章  曲線坐標下彈性基本理論　2.1　正交坐標系　2.2　微分算子　2.3　正交曲線坐標系下線彈性理論第3章　波動分析　3.1　波的基本知識　3.2　直角坐標系波動解　3.3　柱坐標系波動解　3.4　直角坐標系層傳遞矩陣、剛度矩陣　3.5　波在半無限體自由表面反射第4章　波的反射和透射　4.1　波在自由面反射　4.2　波在固體一固體交界面處反射、透射　4.3　彈性半無限體中表面波第5章　波在自由桿、空心圓柱及板中傳播　5.1  自由桿中波頻散方程　5.2　彈性空心圓柱體中的周向波　5.3　彈性空心圓柱殼中的縱向波　5.4  自由板的周期方程第6章　土的動力特性  6.1　土的動力特性描述  6.2　小應變情況下土的黏彈模型  6.3　土阻尼比  6.4　衰減系數(shù)與阻尼比關系  6.5　阻尼對波傳播影響第7章　水平分層介質(zhì)中波傳播分析方法  7.1　直角坐標下傳遞矩陣算法  7.2　Knopoff改進算法  7.3　柱坐標下傳遞矩陣算法  7.4　薄層剛度矩陣分析第8章　水平分層介質(zhì)中瑞利波傳播特性  8.1　分層介質(zhì)中瑞利波特性  8.2　剛性基固體層中波  8.3　薄層厚度、剛性基位置與波長關系    8.4　薄層分析方法  8.5　模態(tài)能量透射率  8.6　分層參數(shù)對瑞利波模態(tài)頻散的影響  8.7　模態(tài)頻散確定性分析第9章　彎曲介質(zhì)中瑞利波傳播特性  9.1　圓柱曲率對瑞利波傳播的影響  9.2　表面彎曲半無限體中瑞利波  9.3　凹面介質(zhì)中瑞利波第10章　動荷載下半無限體表面響應分析　10.1　柱狀表面波　10.2　簡諧點荷載下表面質(zhì)點響應　10.3　瞬態(tài)荷載下瑞利波表面質(zhì)點響應　10.4　波場分析　10.5　半無限體在面荷載作用下響應第11章　動荷載下分層介質(zhì)響應分析方法　11.1　Haskell傳遞矩陣方法　11.2　改進的傳遞矩陣方法　11.3　薄層剛度矩陣方法　11.4　簡諧荷載下波場分析　11.5　沖擊荷載下分層介質(zhì)響應第12章　表面波互譜分析方法第13章　表面波互譜分析方法影響因素第14章　頻率-波數(shù)域分析第15章　有效相速度分析方法第16章　表面波在巖土工程中應用參考文獻附錄

圖書封面

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