大屯孔庄矿副井井筒破裂与底部含水层水文地质条件

本文从水动力和水化学两方面讨论了大屯孔庄矿副井井筒破裂与第四系底部含水层水文地质条件的关系, 详细分析了底部含水层水文地质条件变化可能对底部含水层及其周围岩土体以及井筒受力状态和强度特征产生的影响。首次指出了底部含水层水动力变化在井筒外部受力环境分析中的重要性和水化学作用对井壁混凝土强度的损害性。     

正交各向异性复合井壁应力变形分析与应用

推出了正交各向异性多层复合井壁的应力、位移计算公式,分析了双层混凝 土中间夹泡沫塑料板的复合井壁的应力、变形规律. 发现当井壁环向弹性模 量小于径向弹性模量时,内壁最大剪应力和径向位移会随着环向模量的减小 而显著增大,若仍按各向同性设计,将可能出现病态井壁. 通过工程应用和现场测 试综合分析验证了上述结论,并提出了多层复合井壁破裂的新依据.     

水力耦合作用下煤矿井壁结构的竖向承载特性试验

为掌握深厚含水层段地下水渗流-应力耦合作用下钢筋混凝土井壁结构的竖向承载特性,根据相似理论设计出了4组模型试验,并在同组试验中增设对照试验;研究了不同强度井壁混凝土在考虑与不考虑水力耦合作用下的力学性能差异以及水力耦合作用下井壁结构的应力变形特征与竖向极限承载力的变化情况。结果表明:地下水渗流-应力耦合损伤影响程度与井壁混凝土强度有关;随着混凝土强度提高,相应地,抗渗性与密实度亦得到提高,地下水渗入混凝土内部的难度增加,从而使耦合损伤影响程度减弱。结合极限平衡理论对井壁结构的受力机理展开了分析,根据理论推导和试验结果共同建立了水力耦合作用下井壁结构竖向承载力计算公式,理论值与试验值偏差范围为0.39%～2.05%,此结果可为该类井壁结构的竖向承载力设计提供依据。     

含随机参数的非线性黏弹性有限元计算

进行了粗粒土与结构接触面单调和循环加载试验，基于宏细观测量结果, 扩展了 损伤概念以 描述该类接触面在受载过程中的物态演化, 及由于物态演化导致的力学特性从初始状态到最终 稳定状态的连续变化过程. 揭示了接触面损伤的细观物理基础主要是接触面内土的颗粒破碎 和剪切压密这两种物态演化；指出接触面的剪胀体应变可以划分为可逆性和不可逆性剪胀体 应变两部分，其中不可逆性剪胀体应变可作为接触面损伤发展的宏观量度，因此其归一化 形式可作为一种损伤因子的定义；提出了建立粗粒土与结构接触面一种损伤本构关系的基本思路.     

结构与土接触面的弹黏塑性本构模型

基于Goodman接触面单元,在Clough--Duncan双曲线关系式的基础上改进了三元件宾厄姆体,建立了结构与土接触面的弹黏塑本构模型,使用ABAQUS的FRIC子程序对该模型进行了二次开发.通过改装的应力控制式结构-土接触面剪切试验仪进行了接触面长期剪切试验,验证了该接触面本构模型.研究结果表明:结构与土接触面的弹黏塑本构模型能较好地模拟接触面的力学特性和时间效应;正应力对结构与土接触面的力学行为影响较大,正应力越大,接触面的时间效应越显著.     

桩-土接触效应及对桥梁结构地震反应的影响

目前有关涉及桥梁桩基础地震反应的研究大多是基于桩与桩侧土体之间无相对滑动、位移保持协调的假定。本文针对地震作用下桥梁桩基础的接触面效应及其对结构地震反应的影响问题，以某桥梁工程为背景，通过在桩-土交界面处设置接触单元来模拟桩-土间的接触非线性，建立了土-桩-桥梁结构相互作用体系的三维分析模型。利用这一模型，分析了地震作用下桩-土交界面处的动力反应形态，探讨了桩-土间的接触非线性及其对桥梁结构地震反应的影响。初步分析结果表明：在强震作用下，桩-土间会产生较强的接触非线性，在本文模型中，这种非线性主要表现为桩-土交界面处的滑移；考虑桩-土间的接触面效应将使结构的位移反应结果较基于桩-土间位移协调的情形有所增大。     

土与结构界面接触问题研究进展评述

针对土与结构相互作用研究中的土-结构界面接触问题,本文从界面接触力学特性及界面接触模拟两个方面的研究展开评述.分析了接触面(带)的力学特性和变形分布规律方面的试验方法和取得的成果,讨论了现有试验方法的不足;随后,对土-结构界面接触行为的两类模拟方法--接触面单元方法和接触力学方法进行了讨论;最后提出了今后工作的重点.      

粗粒土与结构接触面受载过程中的损伤

进行了粗粒上与结构接触面单调和循环加载试验,基于宏细观测量结果,扩展了损伤概念以描述该类接触面在受载过程中的物态演化,及由于物态演化导致的力学特性从初始状态到最终稳定状态的连续变化过程.揭示了接触面损伤的细观物理基础主要是接触面内土的颗牲破碎和剪切压密这两种物态演化;指出接触面的剪胀体应变可以划分为可逆性和不可逆性剪胀体应变两部分,其中不可逆性剪胀体应变可作为接触面损伤发展的宏观量度,因此其归一化形式可作为一种损伤因子的定义;提出了建立粗粒土与结构接触面一种损伤本构关系的基本思路.     

挡土墙的库仑土压力

本文用简洁直观的方法推导得到库仑主动和被动土压力公式，并由此分析了土压力数值与破裂角的相互关系．     

坝前淤泥土与新填坝体接触面抗剪强度试验研究及工程应用

坝前淤泥面与新填筑坝体接触面是"坝前淤泥面加坝"技术的薄弱环节。为了探究不同工况下淤泥坝基、新填筑坝体,以及淤泥土-新填土接触面的剪切强度特性,以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,通过常规应变式直剪仪、改进常规应变式直剪仪分别进行剪切试验,分析了淤泥土含水率和压实度变化时,淤泥土、新填土、淤泥土-新填土接触界面的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的变化规律。试验结果表明:新填土抗剪强度最大,不同工况下淤泥土-新填土接触界面的抗剪强度介于淤泥土和新填土的抗剪强度之间;淤泥土含水率在12%~16%之间存在最优含水率,超过该含水率后,淤泥土及淤泥土-新填土接触界面之间的抗剪强度均显著降低;当淤泥土含水率从8%增加至12%、16%时,黏聚力减小8%左右后迅速减小至22%,具有明显的阶段性,而淤泥土-新填土接触界面的黏聚力呈现先增加后减小的趋势;当含水率相同时,随着压实度的增加,淤泥土、淤泥土-新填土接触面的黏聚力、内摩擦角总体呈增大趋势。最后根据试验结果对"坝前淤泥面加坝"工法的工程应用提出了相关建议。     

采动影响下井筒壁后岩体空间附加应力变化规律

本文较为详细地介绍了某矿井筒应力观测情况。得出了井筒壁后岩体空间附加应力随工作面推进的变化规律。观测结果表明 :井筒上部壁后岩体在铅垂方向上受张应力影响 ,而井筒底部壁后岩体应力的大小和性质与工作面的布置方式、开采顺序以及井筒与工作面的相对位置有关。     

Molecular dynamics of dewetting of ultra-thin water films on solid substrate

Molecular dynamics simulation is applied to study the instability and rupture process of ultra-thin water films on a solid substrate.Results show the small disturbance of the film will develop linearly due to the spinodal instability,whereas the interaction between solid and liquid has less influences on the initial growth.Then the rupture occurs and the rim recedes with a dynamic contact angle.The radius of the rim varies with time as the square root of t,which is consistent with the macroscopic theory available. Stronger interaction between solid and liquid will postpone rupture time,decline the dynamic contact angle and raise the density of water near the interface between solid and liquid.     

高速列车穿越有竖井隧道流场的特性研究

给出了高速列车穿越隧道压力波的三维粘性流场数值模拟过程,控制方程为三维粘性、可压缩、等熵和非定常流的Navier-Stokes方程,空间离散采用了中心有限体积法格式,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,对隧道壁面采用壁面函数处理。在模拟中考虑了竖井的位置、竖井的断面积、竖井的数目等因素对隧道内压力及压力梯度的影响。计算结果表明,竖井的存在改变了压缩波的波前形状,从而使得隧道内的压力变化的最大值降低,因而能够降低隧道内的压力梯度最大值,但它并不能延长压力上升的时间。     

Separation at the interface of non-linearly elastic spinning tube-rigid shaft subjected to circumferential shear

Separation at the interface of homogeneous, isotropic, compressible, hyperelastic, spinning cylindrical tube-rigid shaft subjected to circumferential shear is investigated within the context of the finite elasticity theory. The compressible, hyperelastic spinning tube with a uniform wall thickness is assumed to be tautly fitted to a rigid shaft along its inner curved surface. The outer surface of the tube is subjected to a constant uniformly distributed circumferential shearing stress while the rigid shaft is assumed to spin with an angular speed. The state when a separation occurs at the interface of the shaft and the tube is investigated. The critical values are given for slightly compressible rubbers and nearly incompressible rubbers.     

开采沉陷土体变形与孔隙水压相互作用研究进展

本文通过实验、实测和理论分析研究了开采沉陷土体变形与孔隙水压力之间的相互作用,结果表明,随着开采的进行,土体的应力变形发生变化造成了超静孔隙水压力的产生和消散,反映在土体变形上出现随开采时间延续而发展的附加压缩和膨胀变形,这种压缩或膨胀在土体的不同部位相互叠加,有时还叠加了底部含水层水位下降引起的地面下沉。这些结果揭示了厚松散含水层地区开采沉陷特殊性的机理,对开采沉陷预测及水体下采煤具有重要意义。     

沉管隧道结构的空间受力性态分析

目前沉管隧道的结构设计计算大我和一维弹性地基梁模型,或在此基础上再取若干个横截面进行平面分析。本文以甬江水底沉管隧道为工程背景,采用墙单元和板壳单元建立沉和结构的三维有限元分析模型,用水土分算原理确定沉管结构的水土荷载,对沉管隧道结构水土荷载的空间分布及沉管结构的空间受力性态进行了数值计算与分析,探讨了水位对沉管结构水土荷载值的影响以及沉管板底与基础的部分脱空和沉管顶部覆土厚度等因素对沉管结构内力     

考虑土体三维波动效应时弹性支承桩的振动理论及其应用

从三维轴对称土体模型出发,同时考虑土体竖向和径向位移,对弹性支承桩在垂直谐和激振力作用下与土的耦合振动特性进行了分析。假定桩为竖直弹性等截面体,土为线性粘弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼。首先通过引入势函数对土体位移进行分解,从而将土体动力平衡方程解耦,求解得到了土层的振动模态形式,然后利用桩土接触面上力平衡和位移连续条件来考虑桩土耦合作用,求解桩的动力平衡方程,得到了桩顶的频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅立叶逆变换,求得了半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度时域响应半解析解。利用所得解对桩的振动特性进行了无量纲参数分析,得到了许多新的结论。     

Adaptive Lagrangian–Eulerian computation of propagation and rupture of a liquid plug in a tube

Liquid plug propagation and rupture occurring in lung airways can have a detrimental effect on epithelial cells. In this study, a numerical simulation of a liquid plug in an infinite tube is conducted using an Eulerian–Lagrangian approach and the continuous interface method. A reconstruction scheme is developed to allow topological changes during plug rupture by altering the connectivity information about the interface mesh. Results prior to the rupture are in reasonable agreement with the study of Fujioka et al. in which a Lagrangian method is used. For unity non‐dimensional pressure drop and a Laplace number of 1000, rupture time is shown to be delayed as the initial precursor film thickness increases and rupture is not expected for thicknesses larger than 0.10 of tube radius. During the plug rupture process, a sudden increase of mechanical stresses on the tube wall is recorded, which can cause tissue damage. The peak values of those stresses increase as the initial precursor film thickness is reduced. After rupture, the peaks in mechanical stresses decrease in magnitude as the plug vanishes and the flow approaches a fully developed behavior. Increasing initial pressure drop is shown to linearly increase maximum variations in wall pressure and shear stress. Decreasing the pressure drop and increasing the Laplace number appear to delay rupture because it takes longer for a fluid with large inertial forces to respond to the small pressure drop. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Existence of Global Strong Solutions to a Beam–Fluid Interaction System

We study an unsteady nonlinear fluid–structure interaction problem which is a simplified model to describe blood flow through viscoelastic arteries. We consider a Newtonian incompressible two-dimensional flow described by the Navier–Stokes equations set in an unknown domain depending on the displacement of a structure, which itself satisfies a linear viscoelastic beam equation. The fluid and the structure are fully coupled via interface conditions prescribing the continuity of the velocities at the fluid–structure interface and the action–reaction principle. We prove that strong solutions to this problem are global-in-time. We obtain, in particular that contact between the viscoelastic wall and the bottom of the fluid cavity does not occur in finite time. To our knowledge, this is the first occurrence of a no-contact result, and of the existence of strong solutions globally in time, in the frame of interactions between a viscous fluid and a deformable structure.