复杂结构高层建筑火灾坍塌过程研究

为了探究具有多核心筒和中空结构的复杂高层建筑受火灾后的坍塌特征,采用颗粒流方法对建筑进行建模并实施火灾模拟。建筑为中空-四核心筒-框架结构,根据其特点设置了单侧火场和双侧火场两种方案,模拟温度为1000℃,1200℃,1400℃和1600℃。模拟上述情况下该建筑的坍塌过程,分析其坍塌特点和时间。总结坍塌现象发现,该类建筑在一侧受火灾作用坍塌情况下,较结构简单的高层建筑更易出现坐塌破坏,有利于坍塌范围控制;主要坐塌位置为两处,31m高变阶位置和火区上部;前期坍塌是由于火灾,后期是由于底部结构破坏而失稳坐塌;双侧火区与单侧相比,坍塌明显较快,因火灾坍塌的阶段时间较短,后期失稳坐塌时间较长。     

雅砻江锦屏二级水电站皮带输送隧洞施工中的地质问题分析及其处理措施

重力坍塌、脆性破坏和楔形掉块是锦屏二级水电站皮带输送隧洞施工中存在的主要地质问题。重力坍塌主要存在于Ⅳ类和Ⅴ类松散破碎岩体中,围岩在重力作用下发生坍塌;脆性破坏主要存在于Ⅰ类和Ⅱ类完整坚硬岩体中,围岩在高地应力作用下发生脆性破裂;楔形掉块主要存在于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类较完整岩体中,围岩在结构面切割组合下形成楔形块体并在重力作用下向临空面发生掉落。根据不同的破坏模式,分别采取了不同的开挖支护措施：重力坍塌段采取了超前锚喷、短进尺、强支护;脆性破坏采取了监测预报、光面爆破、超前钻孔;楔形掉块采取了喷锚支护。     

钟摆状态下湿颗粒坍塌流动行为及其动力相似性

基于建立的湿颗粒离散动力学模型,本文系统研究了钟摆状态下湿颗粒柱在重力驱动下的坍塌流动过程,主要考虑了颗粒粒径、液体表面张力系数和液体含量等参数对系统坍塌流动模式和动力学行为的影响。研究发现,在湿颗粒系统中,颗粒粒径和液体表面张力系数会改变颗粒间的毛细力大小,引起系统发生不同的坍塌流动模式,而液体含量仅定量影响颗粒坍塌后的堆积形态。在此基础上,进一步探讨了不同模式下系统坍塌流动行为与模型参数的相关性,发现无量纲Bond数是决定钟摆状态下湿颗粒物质坍塌流动动力学行为的本质因素。     

暴雪后公交候车亭顶棚坍塌事故的力学分析

2018年1月4日,合肥市普降暴雪,望江路沿线多座公交候车亭顶棚坍塌,造成多人受伤1人死亡的严重后果。本文首先通过合理简化,建立了候车亭棚体受力模型;然后,利用材料力学组合变形理论,对棚体的立柱、连接件和顶棚开展了受力分析,指出了连接件和立柱受到较大弯矩,为候车亭棚体中需要加强支护的部位;最后,通过事故分析,揭示了连接件尺寸过小和强度不足是导致此次顶棚坍塌事故的直接原因,亦说明了设计缺陷和施工质量不足是造成本次坍塌的根本所在。研究结论,对公交候车亭的优化设计、施工和安全管理具有非常重要的指导意义,为避免此类坍塌事故的再次发生提供了重要的借鉴。     

MECHANICAL ANALYSIS ON THE COLLAPSE ACCIDENT OF BUS SHELTER CEILINGS AFTER SNOWSTORM 1)

2018年1月4日,合肥市普降暴雪,望江路沿线多座公交候车亭顶棚坍塌,造成多人受伤1人死亡的严重后果。本文首先通过合理简化,建立了候车亭棚体受力模型;然后,利用材料力学组合变形理论,对棚体的立柱、 连接件和顶棚开展了受力分析,指出了连接件和立柱受到较大弯矩,为候车亭棚体中需要加强支护的部位;最后,通过事故分析,揭示了连接件尺寸过小和强度不足是导致此次顶棚坍塌事故的直接原因,亦说明了设计缺陷和施工质量不足是造成本次坍塌的根本所在。研究结论,对公交候车亭的优化设计、施工和安全管理具有非常重要的指导意义,为避免此类坍塌事故的再次发生提供了重要的借鉴。     

关于煤矿中“突出”的理论——对慕尼黑工业大学矿业力学研究的介绍(特约稿)

本文总结了慕尼黑工业大学关于煤矿中突出问题的研究。首先,指出了易发生突出的材料的一个主要力学特征,是材料参数在破坏后效区快速下降。接着,将简化弹塑性理论(或称初等理论)应用于研究突出,揭示了突出的某些基本机理。还详细讨论了临近巷道存在坍塌及考虑煤层内部剪应力时对突出的影响。最后给出了把坍塌形成当作突出处理以及把煤层顶底板岩石当作弹性体考虑的结果。将理论结果与现场现象进行了对比,并对预报及防止突出的方法用力学观点给予了解释。      

世界贸易中心双子楼的动力坍塌浅析

 本文的第一部分收集了多方面的资料，概述了在911恐怖袭击 中坍塌的世界贸易中心双子塔楼的主要参数和结构特征，解说了塔 楼为什么能够承受波音767客机撞击的横向冲击载荷. 但是，随之发 生的客机燃油大火产生的高温使钢质框架软化，导致了被撞击楼层 柱状结构的坍塌，进而触发了整个塔楼的渐进式动力坍塌. 本文的 第二部分概括地介绍了著者提出的关于高楼结构渐进式动力坍塌的 一个理论模型. 该模型利用简单的能量分析，指明如果一个如世界 贸易中心双子塔楼这样的高层建筑在每层坍塌过程中结构变形与破 坏耗散的能量小于该过程中释放的重力势能，该高层建筑必然是内 在不稳定的. 这一准则可以简单地用结构设计的安全因子和一个能 量耗散因子之间的不等式来表征.     

高层建筑动力灾害模拟分析(Ⅱ)—受撞击坍塌过程模拟与对比分析

为了对高层建筑受飞机撞击后坍塌过程进行研究,使用颗粒流理论作为基础,对一建筑受飞机撞击后坍塌过程进行模拟。构建建筑和飞机的颗粒流模型,引入颗粒流的爆炸及火灾模型。模拟过程包括:飞机的撞击、油箱的爆炸引起的火灾、建筑坍塌至稳定的过程。飞机以900km/h的速度分别在高程为250m和150m处正对建筑进行撞击,分析建筑坍塌过程。结果表明,坍塌形式和时间受到经历过程(撞击、爆炸、火灾)、飞机质量和速度、建筑结构和撞击位置影响。本例主要是受撞击位置的影响,当在150m高程处撞击时坍塌时间为35.6s,而在250m高程处撞击时为64.4s。对两种核心筒构建方法进行比较,结果表明,增加构件尺寸较提高材料强度对建筑安全更有效。     

超高层建筑受大型高速飞行物撞击所致非连续性坍塌模拟与研究

为了解大型高速飞行物撞击超高层建筑后,建筑物塌落过程及其特征,使用基于颗粒流的PFC3D作为平台对坍塌过程进行模拟。所构建的超高层建筑为核心筒-框架结构,飞行物由较大的三个颗粒组成,其撞击速度为720km/h,撞击高度为建筑侧面250m和100m。研究了撞击物进入层间运动的特征,及在两种高度撞击后的坍塌过程。模拟结果表明,飞行物非直接撞击核心筒时建筑不会发生整体破坏,核心筒的受撞破坏是建筑坍塌破坏的关键。建筑高处受撞击后坍塌可分为两个阶段,其现象和原因各不相同。指出了建筑高处和低处受撞坍塌过程的三点不同。最后分析了撞击塌落后的地面影响范围及特征。     

关于煤矿中“突出”的理论——对慕尼黑工业大学矿业力学研究的介绍(特约稿)

本文总结了慕尼黑工业大学关于煤矿中突出问题的研究。首先,指出了易发生突出的材料的一个主要力学特征,是材料参数在破坏后效区快速下降。接着,将简化弹塑性理论(或称初等理论)应用于研究突出,揭示了突出的某些基本机理。还详细讨论了临近巷道存在坍塌及考虑煤层内部剪应力时对突出的影响。最后给出了把坍塌形成当作突出处理以及把煤层顶底板岩石当作弹性体考虑的结果。将理论结果与现场现象进行了对比,并对预报及防止突出的方法用力学观点给予了解释。     

岩溶塌陷的类型、成因机制及防治途径──兼论武汉市岩溶塌陷勘查工作要点

按岩溶塌陷的类型, 对其成因机制作了分析。在此基础上, 提出了武汉市岩溶塌陷勘查与防治工作要点。     

Single cavitation bubble generation and observation of the bubble collapse flow induced by a pressure wave

This study utilizes a U-shape platform device to generate a single cavitation bubble for a detailed analysis of the flow field characteristics and the cause of the counter jet during the process of bubble collapse caused by sending a pressure wave. A high speed camera is used to record the flow field of the bubble collapse at different distances from a solid boundary. It is found that a Kelvin–Helmholtz vortex is formed when a liquid jet penetrates the bubble surface after the bubble is compressed and deformed. If the bubble center to the solid boundary is within one to three times the bubble’s radius, a stagnation ring will form on the boundary when impinged by the liquid jet. The fluid inside the stagnation ring will be squeezed toward the center of the ring to form a counter jet after the bubble collapses. At the critical position, where the bubble center from the solid boundary is about three times the bubble’s radius, the bubble collapse flow will vary. Depending on the strengths of the pressure waves applied, the collapse can produce a Kelvin–Helmholtz vortex, the Richtmyer–Meshkov instability, or the generation of a counter jet flow. If the bubble surface is in contact with the solid boundary, the liquid jet can only move inside-out without producing the stagnation ring and the counter jet; thus, the bubble collapses along the radial direction. The complex phenomenon of cavitation bubble collapse flows is clearly manifested in this study.     

苏州河综合调水与水环境治理研究

本文概述了上海市苏州河环境综合整治中与水环境相关的情况，以苏州河的历史、现状及水环境整治方略为背景，简要介绍了苏州河污染源情况，苏州河水动力特点并分析苏州河水质严重污染的原因．在此基础上着重描述苏州河环境整治中的环境流体力学问题：苏州河污染物迁移扩散数学模型及其主要参数的特征；苏州河水动力学特征及其对水质的影响；苏州河水动力的控制及其对改善水质的作用；苏州河及其河网水环境容量总量控制的优化方法．     

Simulations of flows and water depth in a dendritic river system

This paper presents the development of a channel hydrodynamic model for simulating the behaviour of flows and water depths in a river network that may consist of any number of joined and branched rivers/streams, including both tidal and non-tidal rivers. The model employs a numerical method—an integrated compartment method (ICM). The method greatly facilitates the set-up of algebraic equations for the discrete field approximating the corresponding continuous field. Most of the possible boundary conditions that may be anticipated in real-world problems are considered. These include junctions, prescribed flow, prescribed water depth (or cross-sectional area), and rating curve boundaries. The use of ICM makes the implementation of these four types of boundary conditions relatively easy. The model is applied to two case studies: first to a single river and then to a network of five river branches in a watershed. Results indicate that the model can simulate the behaviour of the hydrodynamic variables that are required to compute chemical transport in a river-stream network.     

岩溶地面塌陷神经网络预测

应用神经网络理论的原理 ,通过对收集到的岩溶地面塌陷实例进行学习 ,建立了岩溶地面塌陷评价及预测模型 ,对某市岩溶地面塌陷进行预测。结果表明 ,神经网络方法具有精度高、收敛速度快、容错能力强等特点 ,在岩溶地面塌陷研究中具有广阔的应用前景     

Numerical analysis of gas bubbles in close proximity to a movable or deformable body

The growth and collapse of gaseous bubbles near a movable or deformable body are investigated numerically using the boundary element method and fluid–solid coupling technique. The fluid is treated as inviscid, incompressible and the flow irrotational. The unsteady Bernoulli equation is applied on the bubble surface as one of the boundary conditions of the Laplace’s equation for the potential. Good agreements between the numerical and experimental results demonstrate the robustness and accuracy of the present method. The translation and rotation of the rigid body due to the bubble evolution are captured by solving the six-degrees-of-freedom equations of motion for the rigid body. The fluid–solid coupling is achieved by matching the normal component of the velocity and the pressure at the fluid–solid interface. Compared to a fixed rigid body, the expansion of the bubble is not affected too much but much faster collapsing velocities during the collapsing phase of bubble can be observed when considering the motion of the rigid body. The rigid body is pushed away as the bubble grows and moved toward the bubble as the bubble collapses. The motion of two bubbles near a movable cylinder is also simulated. The large rotation of the cylinder and obvious deformation and distortion for the bubble in close proximity to a curved wall are observed in our codes. Finally, the growth and collapse of bubble near a deformable ellipsoid shell are also simulated using the combination of boundary element method (BEM) and finite element method (FEM) techniques. The oscillations of the ellipsoid shell can be observed during the growth and collapse of bubble, which much differs from the results obtained by only considering effects of a rigidly movable body on the bubble evolution.     

摆动河槽水动力稳定性特征分析

河流形态与水动力结构息息相关,形态约束水动力结构,水动力结构则通过泥沙运动进一步塑造形态,在自然界河流中形成一对辩证互馈关系.天然河流形态形式多样,大致可以分为顺直、微弯、分叉和散乱游荡几种类型,其中微弯及多个弯曲构成的河型为河流动力演化中最重要的一环.多个弯曲构成的河型可用正弦派生曲线来描述,它也是天然河流主槽与水动力结构复杂相互作用的结果.作为探讨这一过程的力学作用机理,构建摆动槽道并研究槽道摆动与其内部流动结构的互馈关系,既是流体力学研究的热点内容,也是目前河流动力过程研究的基础内容.在此重点讨论这一互馈关系前一部分,即水流对摆动边界的响应.文中建立了随体坐标系下摆动河槽与内部水流动力响应理论模型,通过给定摆动弯曲槽道的不同特征参数,研究讨论了正弦派生型摆动边界下的槽道水流动力稳定性特征,明确了弯曲槽道摆动对其内部主流及扰动水流结构的影响,确定弯曲槽道摆动波数、摆动频率对扰动流发展影响的相应参数定量关系,得到了槽道弯曲度和摆动特征对其内部水流不同尺度扰动影响的阈值选择性范围.     

汶川地震后四川省巴州区地质灾害特征研究

5•12汶川大地震震后,对四川省巴州区次生地质灾害应急调查表明,地质构造和地形地貌是巴州区地质灾害形成的主导因素,降雨是地质灾害的主要诱发因素。巴州区主要的地质灾害类型为崩塌和滑坡,其中崩塌的危害性较大。现场调查表明,巴州区崩塌地质灾害类型以岩质崩塌为主,滑坡地质灾害类型以残积层滑坡为主,主要分布在构造侵蚀中低山和侵蚀剥蚀桌状低山地貌区。5•12汶川地震对潜在的崩塌危岩体的稳定性有不良的影响。     

金沙江下虎跳滑石板滑坡破坏机理及稳定性分析

1996年10月28日发生在金沙江下虎跳峡口的滑石板滑坡,因堵塞金沙江、摧毁公路而引起高度重视。野外调查发现,滑石板滑坡是典型结构面控制的顺层基岩滑坡,层面和两组近于垂直层面的节理将边坡厚层灰岩切割成不同规模的菱形块体,长期的风化作用、重力、降雨、人工开挖公路等因素作用下,这些菱形块体从顺层稳定状态演化为稳定性较差的“悬挂”体,受河谷边坡斜向割切影响,表现为梯级叠次“悬挂”,最外边的“悬挂”体稳定性最差,最容易发生快速滑动。因此,该滑坡每次发生破坏滑动的体积不会很大,但是具有多次重复发生的特点,值得高度注意。     

Dynamics of underground water of Delta or Island territories during passage of floods

The dynamics of underground water, hydraulically connected with rivers, is investigated during the passage of floods in the rivers. For two-dimensional filtration fluxes bounded by channels with vertical banks on both sides this problem was investigated in [1–3]; for semibounded fluxes it was investigated in [4–8]. Below this problem is investigated for a symmetrical two-dimensional underground flux bounded on both sides by reservoirs with inclined banks.