三种本构沥青凝土心墙土石坝特性

针对土石坝静力分析中常见的三种本构模型,即Duncan E-μ、Duncan E-B和双屈服面模型是.以沥青混凝土心墙土石坝为研究对象,建立了心墙坝的三维有限元模型,并考虑了沥青混凝土心墙和过渡料、混凝土基础间的接触关系,采用接触单元模拟相互间的变形和应力协调,对心墙和坝体的变形和应力应变特性进行了分析对比.分析结果表明对于坝体应力,三种模型计算结果无论是极值还是分布都比较一致.对坝体和心墙变形,三种模型的沉降量分布是一致的,但DuncanE-μ和E-B模型求得的最大沉降量更接近实际观测值;在心墙应力分析中,双屈服模型的计算结果比较均匀合理.     

河道施工降水引起的邻近建筑物沉降分析

通过对地基进行沉降计算, 对基础沉降进行实际观测, 将计算数值与观测数值进行对比分析. 结果表明: 施工降水是导致邻近建筑物沉降、开裂的原因; 邻近建筑物地基沉降的规律是离 施工降水现场由近至远逐渐减小; 采用设止水帷幕和回灌井联合控制地下水位下降是一种有 效的措施.     

三种本构沥青混凝土心墙土石坝特性

针对土石坝静力分析中常见的三种本构模型,即Duncan E-μ、Duncan E-B和双屈服面模型是。以沥青混凝土心墙土石坝为研究对象,建立了心墙坝的三维有限元模型,并考虑了沥青混凝土心墙和过渡料、混凝土基础间的接触关系,采用接触单元模拟相互间的变形和应力协调,对心墙和坝体的变形和应力应变特性进行了分析对比。分析结果表明对于坝体应力,三种模型计算结果无论是极值还是分布都比较一致。对坝体和心墙变形,三种模型的沉降量分布是一致的,但Duncan E-μ和E-B模型求得的最大沉降量更接近实际观测值;在心墙应力分析中,双屈服模型的计算结果比较均匀合理。     

煤矿泥岩流变模型辨识及支护方法的确定

结合高家梁煤矿斜井泥岩的流变变形特征, 对泥岩进行分析建模, 设计有效的泥岩斜井支护措施. 通过对泥岩进行蠕变加卸载试验, 采用统一流变力学模型理论建立了能表现泥岩流变特性的弹性--黏性--黏弹性--黏弹塑性模型, 并确定了流变模型参数. 结合泥岩试验测得的泥岩力学特性和现场观测资料, 设计采用锚喷网联合支护方法, 并采用大型有限元软件ADINA进行数值模拟分析, 该支护方法能有效控制泥岩变形, 采用的锚喷网支护方法合理可靠.     

基于虚拟柱状等效模型的层状异性地层桩基沉降位移分析

根据层状异性软土地层桩基的力学特性，通过构建虚拟柱状等效模型，采用分层总合方法，推导了桩基轴向变形及桩底沉降位移的理论解，建立了适用于任意层状异性地层及荷载条件下桩基沉降位移的计算方法。研究层状异性地层中桩基沉降位移特性、界面突变现象及其随工程和地质因素的演变规律。结果表明，桩基承载时，桩体截面或桩底土体存在深度随荷载及工程地质参数变化的零轴力水平面，当零轴力面深度小于桩基长度时，桩基处于摩擦承载模式，桩基沉降位移等于截面上部桩体的变形量；反之，桩基处于摩擦与桩端共同承载模式，桩基沉降位移等于桩体变形与桩底沉降的叠加。现场试验结果验证了理论方法的正确性。所建立的层状模型和理论方法能方便地模拟近似水平分布的软土地层及其工程地质参数并可直接推广应用于任意层状异性地层的桩基承载设计计算。     

镶嵌面板坝高模量区优化设计研究

堆石体变形控制与面板防裂是建设300m级超高混凝土面板堆石坝的关键难题,合理地选定坝体分区和筑坝材料是解决问题的主要措施之一。通过有限元数值仿真计算进行了镶嵌面板坝高模量区优化设计研究,探讨了高模量区对坝体及面板应力变形的影响。计算结果表明,当高模量区起始高程为最大坝高的23%,同时高度为最大坝高的38%时,计算结果较不设高模量区,坝体沉降和水平位移分别减小15.85%和11.68%,面板挠度和顺坡向压应力分别减小21.15%和20.97%。研究成果可为超高面板堆石坝的设计及建设提供理论依据。     

覆盖层上机板堆石坝防渗墙和面板应力变形的离心模型模拟技术

本文采用离心模型试验对覆盖层上面板堆石坝防渗墙和面板的应力变形性进行了研究，得出了防渗墙和面板应力变形的一般规律。     

真空预压软基处理沉降监测分析

在天津滨海新区某真空预压处理现场进行了地面沉降和分层沉降监测,地面沉降总量80～160mm左右,由工前沉降和施工沉降组成;分层沉降监测资料揭示了沉降量主要产生在吹填土和海相沉积软弱地层中,而且埋设分层沉降观测设施在软弱地层形成的扰动带,会产生难以避免的误差。由于塑料排水带的存在,增加了真空预压场地中软土的渗透性,通过理论推导和具体算例,提出了利用沉降观测资料计算土体固结度需考虑其瞬时沉降,建议计算采用地基处理手册相关公式为宜。     

冲击压实技术在处治湿陷性黄土地基中的应用

基于冲击压实技术在某高速公路工程中处理湿陷性黄土地基的应用实践,通过土工试验和现场沉降观测试验,对冲击压实前后地基土的湿陷性、干密度、孔隙比、压缩模量及路基的沉降变形随土层深度、碾压遍数的变化规律进行了系统的研究。研究表明,冲击压实能使土的物理力学性质得到很大改善,路基的整体强度得到均匀提高,使得地基产生很大的沉降,是传统压实机械所达不到的。因此,冲击压实技术在处治湿陷性黄土地基中是有效的和实用的,而且生产效率高,有很好的发展和应用前景。     

青藏高原清水河多年冻土区铁路路基沉降变形特征研究

通过埋设在青藏铁路路基中两个断面内的6条沉降观测管3 a来的地基沉降变形资料,研究了高原多年冻土区铁路路基的沉降变形特征,分析了填筑铁路路基对下伏多年冻土融化变形的影响。研究表明,由于受到填筑路基时赋存在路基填料内的热量的影响,铁路路基下伏多年冻土上限在施工初期会有一个明显的下移沉降,铁路路基也随之有一个较大幅度的工后下沉变动,随着时间的推移,路基下降速率会逐渐下降,但在短时间内不会停止下来,而且由于太阳辐射和路基边坡形状的影响,路基向阳面与背阴面的变形有较大的差别,且在近南北向展布的路基上表现最为明显。     

空化器出水非定常垂直空泡的研究

对空化器朝水面高速运动产生的非定常垂直空泡进行了理论研究. 建立了受水面和重力影响下的水下垂直空泡长度变化数学方程, 从方程中导出了非定常垂直空泡长度计算公式, 利用公式计算了空化器出水后空泡从脱落、收缩到溃灭的时间. 对带空化器的航行体, 公式还可以计算脱落空泡溃灭高压作用在航行体上的位置, 最后给出了避免溃灭高压作用在航行体上的条件和判据.     

GAS-WATER TWO-PHASE DIFFUSION MODEL FOR UNSATURATED LAYERED COVER SYSTEMS

为了研究垃圾填埋场内部生物降解产生的气体(以甲烷为主) 和氧气等在非饱和覆盖层中的运移规律,建立了气体在成层非饱和覆盖层中的一维扩散模型. 该模型考虑了覆盖层含水量瞬态变化和气体扩散的耦合作用. 采用有限元多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3进行求解. 其计算结果与前人实验结果能符合得很好. 研究结果表明,对典型垃圾填埋场中厚度为1m的非饱和黏土覆盖层,含水量变化对覆盖层中气体污染物的扩散运移有显著影响. 与含水量稳态变化情况相比,20 d到100 d的运移时间内同一覆盖层深度处耦合含水量作用下,气体相对浓度可以相差接近8倍. 含水量是气体在非饱和覆盖层中不稳定运移的重要影响因素.     

饱和砂土中泥浆渗透的变形-渗流-扩散耦合计算模型

传统的泥浆渗透计算中没有考虑土体变形和浆液流速的影响.根据泥浆颗粒的质量守恒定律推导了耦合流速的浓度扩散方程,并通过在浓度方程中引入沉积系数进一步计算得到沉积颗粒的质量;同时,以沉积量作为耦合项对毕奥固结方程中的水量连续方程进行了修正,在此基础上建立了变形-渗流-扩散耦合的控制方程及其变分原理. 采用有限单元法求解基本方程,运用了时间增量法与直接迭代法,并利用一维试验验证计算方法的可靠性,并与赫齐格的经典模型的计算结果进行了比较,结果表明,本文建立的模型的计算结果可以较好地预测各组试验中颗粒的沉积规律,且吻合程度优于仅考虑颗粒对流和扩散的传统计算方法. 最后,将泥浆在槽壁中的渗透简化为二维问题并进行了计算,计算结果与工程认识相符合,泥浆的沉积填充效应随深度的增加而增大,施工时需要严格控制浅层作业段的机械垂直度;成槽机的下斗抓挖时机可以根据地层填充的致密程度进行计算,对现场施工具有一定的指导意义.      

碾压混凝土坝变形安全监控模型研究

研究了碾压混凝土坝本体、施工层面及坝基等各部分的变形规律,采用不同的模型描述了上述各部分的本构关系,据此分析了影响碾压混凝土坝变形的主要影响因素,探讨了水压分量、温度分量以及时效分量的影响因子,并重点对不同荷载作用下的时效分量的组成进行了研究,提出了碾压混凝土坝变形安全监控模型。文末结合工程实例,分析了变形安全监控模型的建模过程,讨论了变化荷载作用下时效分量的模拟方法。     

INVESTIGATION ON THE ATTENUATION OF A ROTATING LIQUID MOTION IN A CYLINDER WITH BOUNDARY RESISTANCE

为了分析圆柱形容器内同步旋转液面在边界阻力作用下的衰减机理，采用层流摩阻与湍流摩阻的理论模型和实验测试的方法对同步旋转液面在边壁阻力作用下的衰减规律进行了研究. 通过分析壁面阻力的特性，采用当量湿周对圆柱形容器中旋转液体运动的能量损失进行模拟，建立了壁面糙率、旋转半径，静水深度和液体旋转速度之间的本构方程. 通过对圆柱容器中的同步旋转液面在边界阻力作用下的层流和湍流形态的衰减过程进行实验测试，验证了理论模型的正确性. 基于验证后的理论方法，获得了圆柱容器中旋转液体的角速度、高度等随时间的变化过程，分析了摩阻形态、糙率和直径对旋转液面衰减过程的影响. 结果表明，边壁糙率和容器半径是决定旋转液面的衰减过程主要因素，边壁糙率越大液体旋转速度衰减越快，圆柱形容器半径越大液体旋转的衰减越慢.     

斜圈弹簧力学性能的有限元分析

斜圈弹簧在医疗器械、高压开关、汽车工业等领域应用广泛. 但其结构特殊, 受力复杂, 目前尚无有效的理论计算方法得出其载荷位移曲线, 只能通过数值仿真的方法研究其力学性能. 利用有限元软件ANSYS参数化建立环形斜圈弹簧有限元模型, 通过对模型的分析求解, 得出了其主要参数线径、节距、倾斜角与斜圈弹簧力学性能之间的关系. 研究了斜圈弹簧工作状态下的受力变形情况, 计算分析结果为斜圈弹簧的优化设计和合理应用提供了理论依据.     

渗流-应力耦合随机性分析方法与应用

基于摄动随机有限元法计算参数随机性对渗流-应力耦合问题的影响, 以渗透系数和弹性模量为基本随机量, 推导了渗流-应力耦合摄动随机有限元迭代格式, 在此基础上对现有计算渗流场和应力场的单场随机计算程序进行改造. 使用改造程序对某大坝渗流-应力耦合问题进行分析, 并与商用软件计算结果进行对比.结果表明, 两种方法计算结果基本一致, 揭示了工程实际中的流固耦合规律, 改造的程序还可以输出商用软件未涉及的随机特征.     

探讨碾压混凝土坝薄层单元有限元分析法

分析了碾压混凝土层面影响带厚度、物理力学参数等确定的方法，提出了薄层单元有限元法的原理和方法，探讨了该方法在分析碾压混凝土坝工作性态中的应用。实例表明，薄层单元有限元法能较有效地分析带有层面的碾压混凝土坝性能。     

数字图像相关法测量局域变形场中形函数和模板尺寸的影响

数字图像相关法测量均匀变形场已被普遍接受, 其测量结果可与应变片测量结果比较. 然而, 在工程测量中, 针对局域变形场(应变高度集中, 如波特文-勒夏特利埃带、试件缺口附近和裂纹尖端等), 应变片受限于其尺寸, 其测量结果是接触面内的平均应变值. 此时, 采用数字图像相关法能够测量这些局域变形场. 但形函数和模板尺寸等计算参数对计算结果影响很大, 这也导致使用者很难判断计算结果的可靠性. 论文通过对合金拉伸实验获得的不同应变梯度的波特文-勒夏特利埃带和模拟生成的带的计算分析, 发掘了形函数和模板尺寸作用于计算结果的深层机制, 证明了二阶形函数比一阶形函数更适用于高度非均匀的局域变形场. 提出了在局域应变场测量中, 当一阶和二阶形函数计算结果的相对误差小于10% 时, 二阶形函数的结果是可靠的判据.      

DDA与FEM耦合法在分缝重力坝非线性分析中的应用

混凝土重力坝一般设有数条纵缝。纵缝使坝体的连续性遭到破坏，一般的有限单元法很难处理这样的不连续变形问题。本文首先阐述了DDA(Discontinuous Deformation Analysis)与FEM(Finite Element Method)耦合算法的原理，然后采用作者自行研制的DDA与FEM耦合法程序对一实际重力坝进行了详细的计算分析。重点讨论了纵缝的不同设置形式和缝宽大小对坝体变形和应力分布、坝底面接触应力分布以及坝基面应力分布的影响，为工程设计提供依据。