弹性介质中表面波理论及其在岩土工程中应用

第1章 绪论

1.1 瑞利波基本特性

1.2 表面波测试

1.3 模态频散曲线分析方法

1.4 表面波在岩土参数测试中的应用

1.5 表面波在物探方面的应用

1.6 表面波测试存在的主要问题

1.7 表面波测试进展

第2章 曲线坐标下弹性基本理论

2.1 正交坐标系

2.2 微分算子

2.3 正交曲线坐标系下线弹性理论

第3章 波动分析

3.1 波的基本知识

3.2 直角坐标系波动解

3.3 柱坐标系波动解

3.4 直角坐标系层传递矩阵、刚度矩阵

3.5 波在半无限体自由表面反射

第4章 波的反射和透射

4.1 波在自由面反射

4.2 波在固体一固体交界面处反射、透射

4.3 弹性半无限体中表面波

第5章 波在自由杆、空心圆柱及板中传播

5.1 自由杆中波频散方程

5.2 弹性空心圆柱体中的周向波

5.3 弹性空心圆柱壳中的纵向波

5.4 自由板的周期方程

第6章 土的动力特性

6.1 土的动力特性描述

6.2 小应变情况下土的黏弹模型

6.3 土阻尼比

6.4 衰减系数与阻尼比关系

6.5 阻尼对波传播影响

第7章 水平分层介质中波传播分析方法

7.1 直角坐标下传递矩阵算法

7.2 Knopoff改进算法

7.3 柱坐标下传递矩阵算法

7.4 薄层刚度矩阵分析

第8章 水平分层介质中瑞利波传播特性

8.1 分层介质中瑞利波特性

8.2 刚性基固体层中波

8.3 薄层厚度、刚性基位置与波长关系

8.4 薄层分析方法

8.5 模态能量透射率

8.6 分层参数对瑞利波模态频散的影响

8.7 模态频散确定性分析

第9章 弯曲介质中瑞利波传播特性

9.1 圆柱曲率对瑞利波传播的影响

9.2 表面弯曲半无限体中瑞利波

9.3 凹面介质中瑞利波

第10章 动荷载下半无限体表面响应分析

10.1 柱状表面波

10.2 简谐点荷载下表面质点响应

10.3 瞬态荷载下瑞利波表面质点响应

10.4 波场分析

10.5 半无限体在面荷载作用下响应

第11章 动荷载下分层介质响应分析方法

11.1 HaskeU传递矩阵方法

11.2 改进的传递矩阵方法

11.5 冲击荷载下分层介质响应

第12章 表面波互谱分析方法

12.1 稳态表面波测试方法

12.2 互谱分析测试方法

12.3 互相关分析

12.4 互谱分析数据处理

第13章 表面波互谱分析方法影响因素

13.1 频率分辨率影响

13.2 高阶模态影响

13.3 波场噪音影响

13.4 测试因素影响

第14章 频率一波数域分析

14.1 一维傅里叶变换

14.2 二维傅里叶变换

14.3 r-p变换

14.4 表面波f-k分析

14.5 表面波多点测试

14.6 改进的f-k分析

14.7 Capon最大似然法

14.8 空间自相关分析

14.9 f-k分析影响因素

第15章 有效相速度分析方法

15.1 相速度近似分析方法

15.2 平稳波场有效相速度

15.3 非平稳波场有效相速度

15.4 基于薄层法有效相速度计算

15.5 有效相速度主要影响因素

15.6 有效相速度确定性分析

15.7 二维剪切波速剖面构筑

第16章 表面波在岩土工程中应用

16.1 裂缝深度探测

16.2 异质体对瑞利波传播的影响

16.3 路面厚度及波速测试

16.4 碾压层密度估计

16.5 衰减系数测试

16.6 砂土液化分析

16.7 动力参数及地基刚度系数

16.8 标准惯入击数

16.9 土的类型划分及建筑场地类别

参考文献

附录A Fourier-Bessel积分变换

附录B 薄层刚度矩阵法计算瑞利波模态频散及模态位移的Matlab源代码

附录C 薄层刚度矩阵法计算模态在分层中能量透射率的Matlab源代码

附录D 薄层刚度矩阵法计算瑞利波振动传播速度的Matlab源代码

表面波测试越来越多地应用于工程地质勘查、地基加固处理效果评价、路基检测、地下异质体探测、混凝土及或金属构件裂纹、空洞无损检测等领域。然而，影响表面波测试因素很多，不同的测试方法，影响因素也不同。对两点测试的互谱分析来说，数据筛选是很重要的，采用不同的筛选准则得到的结果可能不同；对多点测试的波数一频率域分析，测点距、测点最大空间距离是影响测试结果关键因素，同一场地，不同测点布置得到的频散数据可能不同，对数据分析、解释也要采用不同的方法。这就要求现场测试及分析人员必须具备一些表面波理论知识及一定的测试经验，因此，系统地介绍分层介质中表面波理论及测试、分析方法对测试及分析人员是很有必要的。2100433B

《弹性介质中表面波理论及其在岩土工程中应用》共16章，从波动理论出发，介绍了传递矩阵、薄层刚度矩阵计算平面或柱面瑞利波模态频散曲线及位移方法；基于模态在层中的能量透射率，分析了模态频散曲线高频及低频渐近趋势与分层剪切波速的关系；讨论了泊松比、密度及阻尼比对模态频散曲线的影响以及分层状态对波场各阶模态能量分配的影响；给出了半无限体在点源或面源作用下表面位移；利用传递矩阵法及薄层刚度矩阵法导出分层介质在点源或面源作用下位移解；分析了波场位移解与模态位移解间的关系。

书中还介绍了在岩土工程及金属无损超声检测中广泛应用的两点及多点表面波测试方法；讨论了测试及分析过程一些影响因素，给出了表面波测试得到的有效相速度分析方法。最后，书中还介绍了表面波在岩土工程及超声无损检测一些领域的应用。

内容介绍

《弹性力学及其在岩土工程中的应用》强调了基本理论的完整性和严密性，围绕岩土工程中的实际问题展开讨论，既说明应用弹性力学的基本理论解算工程实际问题的过程，又对于各种概念，结合岩土工程的力学现象作了说明，《弹性力学及其在岩土工程中的应用》可作为矿井建设、工程地质、交通土建、水工建筑、建筑工程、国防工程、采矿工程等专业的本科生和研究生教材或参考书，也可供上述 专业的工程技术人员和科教人员参考。

2100433B

内容提要

本书将Fuzzy理论应用于采矿及岩土工程问题的研究之中，针对

采矿及岩土工程问题的特点，提出了若干Fuzzy理论研究方法，建立了

一系列新的数学模型。通过大量的工程实例计算分析，证实了Fuzzy理

论在工程中的实用性，从而为采矿及岩土工程问题的研究开创了新途

径，提供了新方法。该书可供冶金、地质、煤炭、化工、水电、铁路

等系统的采矿或岩土工程领域的科技人员和高等院校师生阅读参考。

内容提要

本书是作者近10多年来研究工作成果的总结，全书在较为系统、

全面阐述边界元理论的同时，着重叙述边界元技术在岩土工程中的实

际应用。全书共13章，主要内容有绪论、弹性力学基本方程与基本解

函数、间接边界元法、直接边界元法、边界元－有限元耦合法、非均匀介

质中的边界元法、粘弹性及非线性问题的边界元法、动力问题边界元

法、边界元数值处理中的若干问题及边界元法在岩土工程中的若干应

用，包括软弱结构面对洞室围岩应力状态影响分析、隧洞掘进面的时空

效应分析、地层状态参数与地应力场参数的反演和场地反应及土－结构

动力相互作用分析。为便于读者应用，书末给出了一个平面问题反演

分析边界元程序。

本书可作为工科院校土建、水利、采矿、地质、石油类有关专业本科

生、研究生的教学参考书，也可供相关专业工程技术人员、教研人员及

施工技术人员参考。