改进的SPH边界处理方法与土体大变形模拟

沙土滑坡往往会造成重大的人身财产损失,研究这类土体大变形问题对防灾工程具有指导意义。光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法是一种拉格朗日型无网格粒子法,十分适用于模拟大变形问题。在SPH方法中,合适的边界处理方法一直是个难点,传统的边界虚粒子法或排斥力法较难模拟复杂边界。本文引入了一种能处理任意形状边界的方法——统一半解析壁面边界条件处理方法 USAW(unified semianalytical wall boundary conditions),通过在控制方程中引入修正因子并保留边界面积分项来弥补边界缺失。为了更准确模拟问题域边界,提出无质量边界粒子的新概念。利用该方法成功模拟了土体滑坡算例,验证了方法的可靠性,并避免了边界零粒子层问题。通过数值模拟,分析了内摩擦角和黏聚力等土体物性参数对滑坡过程的影响。最后,应用该方法研究了滑坡冲击楔形体时的压力响应。     

宁波轨道交通水文地质参数试验及工程应用

根据宁波市区地下水含水层介质、水动力特征及其赋存条件，划分了宁波轨道交通沿线地层的含水层.采用单孔抽水试验、多孔抽水试验和注水试验，对承压水含水层的水文地质参数进行试验，获得各地层的渗透系数.以某车站基坑工程为例，利用水文地质参数，采用考虑土体强度和不考虑土体强度方法，判定基坑突涌稳定性.结果表明：不考虑土体强度的抗力分项系数取值偏保守，采用考虑土体强度以后，抗力分项系数增幅显著增大.据此提出基坑开挖到22.5 m时开始启动降水，并尽可能减少降水时间，以减小对周边环境的影响.     

基于透射光谱的水体含沙量在线监测技术研究

水体含沙量监测一直是水文观测及水中建设施工的重要观测内容,实时有效地监测水体含沙量具有重要实际价值。传统人工测量方法效率低下,无法实时监测,基于超声波等仪器监测方法虽可实现水体含沙量的实时测量,但在安全性、稳定性和测量范围上各有缺点。而基于光谱法进行物质含量监测的技术具有快速、无损、精确高效等优点,近年来被广泛应用于各领域,为水体含沙量在线监测技术提供新的思路与方法。但直接透射光谱法易受光源的不稳定和外界的杂散光的干扰,产生光谱噪声,同时由于仪器设备的光强饱和度,其测量量程存在限制。基于此,重点研究直接透射光谱噪声处理和多段标定技术,设计了一种基于透射光谱的水体含沙量快速大量程在线监测系统。首先基于朗伯-比尔基本定律理论分析水体含沙量与透射光强度之间的关系,然后利用比色皿支架实验室搭建了水体含沙量监测试验系统,配制不同含沙比例的标准溶液,进行强度-含沙量实际相关度标定测试。为克服光谱噪声影响,采用小波阈值去噪算法对原始透射光谱进行预处理,使用sym7小波基,极小极大阈值选择规则和7次小波分解次数,消除光谱噪声;设置不同积分时长,采用多段标定的方式实现了从4%到22%含沙量的大量程测量,并在算法中实现标定函数与测量量程自动匹配。结果表明标定曲线R平方值均在0.99以上,线性度良好,与理论相符合。最后对设计的水体含沙量在线监测系统进行实际精度测试,结果表明在大量程测量范围的测量误差均控制在0.4%以下,全量程误差均值为0.173%,误差标准差为0.115%,可满足工程实际需求。因此提出一种大量程的水体含沙量在线监测系统,并试验验证了系统测量准确度,可以用于水体含沙量实时在线监测。     

改进的SPH边界处理方法与土体大变形模拟

沙土滑坡往往会造成重大的人身财产损失，研究这类土体大变形问题对防灾工程具有指导意义。光滑粒子流体动力学SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）方法是一种拉格朗日型无网格粒子法，十分适用于模拟大变形问题。在SPH方法中，合适的边界处理方法一直是个难点，传统的边界虚粒子法或排斥力法较难模拟复杂边界。本文引入了一种能处理任意形状边界的方法——统一半解析壁面边界条件处理方法USAW（unified semi-analytical wall boundary conditions），通过在控制方程中引入修正因子并保留边界面积分项来弥补边界缺失。为了更准确模拟问题域边界，提出无质量边界粒子的新概念。利用该方法成功模拟了土体滑坡算例，验证了方法的可靠性，并避免了边界零粒子层问题。通过数值模拟，分析了内摩擦角和黏聚力等土体物性参数对滑坡过程的影响。最后，应用该方法研究了滑坡冲击楔形体时的压力响应。     

非滑移刚度理论下的空缆线形半解析算法

为设计阶段更简洁和准确地计算悬索桥空缆线形，提出了一种锚跨水平张力-预偏量-修正水平力迭代过程的非滑移刚度理论计算方法。基于分段悬链线理论，探讨了空缆线形计算存在的三种不同情况，并以此为计算思路。在任一锚跨水平张力作用下，考虑鞍座对空缆线形的影响，以各跨无应力索长不变与鞍座两侧的力或力矩平衡为准则，推导了各跨左右鞍槽接触段和悬空段的内力与线形平衡方程，以及迭代过程中待求参数之间的影响矩阵及修正方法，以右边塔索鞍处不动点里程坐标误差为收敛条件，采用了二分法迭代出理论的左锚跨水平张力，进而得到空缆状态下各索鞍的预偏量以及各跨索段内力与线形。通过算例比对，验证了本文方法的可靠性。结果表明，在成桥状态下结构参数已知的基础上，仅需求解左锚跨水平张力一个变量参数，即可得到各跨索股线形与内力以及鞍座预偏量。相比传统的滑移刚度理论方法，本文方法迭代过程方便简洁，易收敛且精度高，无需往复固定或释放一个鞍座约束进行迭代求解，提高了计算效率，适用于任意跨对称或非对称空缆线形的计算。