黄河水下三角洲硬壳层特征及其液化过程研究

为揭示黄河口水下三角洲硬壳层的土性特征和风浪作用下的液化破坏状况,选择典型研究区,在现场利用普氏贯入仪测试硬壳层的强度特征,原位取1m原状样进行室内土工试验;利用重锤锤击荷载板的方式模拟波浪对硬壳层的动力作用,通过孔压探头和普氏贯入仪实时监测土体内孔压和振动前后强度的变化;通过理论计算研究硬壳层在不同风浪等级下的液化深度。通过研究发现,（1）硬壳层土体基本上处于超固结状态,且超固结比随深度增加而减小,大王北和刁口地区硬壳层强度约是新滩和广利港的两倍,离河口近的地区强度的变异系数比远的地区要大;（2）根据孔压随振次的变化关系,现场土体在振动过程中,孔压的增长经历了4个阶段,即初始阶段、增长阶段、稳定阶段和衰减阶段,且表层土体达到液化,深层的未液化;（3）大王北硬壳层在6~10级风浪下的平均液化深度仅为7~11cm,新滩和广利港硬壳层在6~10级风浪作用下的液化深度达32~42cm。强度高的硬壳层液化深度小,低的液化深度大,这种液化深度的差异性造成了地貌上的凹凸不平。     

水下航行体纵倾航行稳定性研究

水下航行体运动方程含有诸多的非线性项,用传统的分析方法全面处理非线性问题有一定的难度.运用非线性科学中的分叉理论,系统地分析在纵倾控制系统作用下,水下航行体在退化平衡点处的航行稳定性.利用等价变换可将高维系统约化到低维的包含了原系统全部动力学特性的中心流形上来研究,得到跨临界分叉范式;分叉图表明姿态失稳及不规则弹道的机理;用系统状态方程的数值计算结果验证了系统的分叉现象.为水下航行体纵倾控制系统的参数设计提供了理论依据.     

水下岩质边坡在波浪作用下的稳定性分析

运用ANSYS程序对水下的岩质边坡进行数值模拟分析,采用不同的材料强度来模拟岩石和软弱结构面。应用强度折减方法对边坡的强度参数进行折减,直至边坡出现破坏,分析边坡在达到破坏时内部的应力应变情况和位移变形情况。对于波浪力,本文采用简化的波压力方程模拟低频的水波对边坡的波压力影响,并用多个模型比较计算的方法得出最佳的模型尺寸和水下荷载的计算模式。     

压缩载荷作用下复合材料开孔补强稳定性分析

运用有限元软件MSC.Nastran分别分析了压缩载荷作用下的复合材料板在无孔、开孔及开孔补强后的稳定性问题.在开孔复合材料板稳定性分析中,讨论了开孔孔径和开孔位置的影响;在补强中,分别选取不同开孔孔径和开孔位置研究补强参数对板稳定性的影响.研究表明:开孔降低了复合材料板的稳定性,通过补强可提高其稳定性;开孔孔径和开孔位置对复合材料板稳定性的影响较大,补强参数随开孔孔径和开孔位置改变而改变,且对复合材料板的稳定性有所影响;补强后板的稳定性要好于无孔复合材料板的稳定性.     

水下多级微结构液气界面的稳定性和可恢复性研究

微结构表面浸没水下所形成的液气界面对减阻等应用具有重要意义.液气界面的稳定存在是结构功能表面发挥作用的前提.因此,如何增强液气界面的稳定性以抵抗浸润转变过程,以及在液气界面失稳之后,如何实现去浸润过程以提高液气界面的可恢复性能,均具有重要的科学研究意义和实际应用价值,也是国内外研究关注的热点问题.本文针对具有多级微结构的固体表面,研究其在浸没水下后形成的液气界面的稳定性和可恢复性.通过激光扫描共聚焦显微镜对不同压强下液气界面的失稳过程和降压后的恢复过程进行原位观察,实验结果和基于最小自由能原理的理论分析相吻合.本文揭示了多级微结构抵抗浸润转变以及提高液气界面可恢复性能的机理:侧壁上的次级结构(纳米颗粒、多层翅片)通过增加液气界面在壁面的表观前进接触角增强了液气界面的稳定性;底面的次级结构(纳米颗粒和封闭式次级结构)可以维持纳米尺寸气核的存在,有利于水中溶解气体向微结构内扩散,最终使液气界面恢复.本文的研究为通过设计多级微结构表面来获得具有较强稳定性和可恢复性的液气界面提供了思路.     

水下多级微结构液气界面的稳定性和可恢复性研究

微结构表面浸没水下所形成的液气界面对减阻等应用具有重要意义.液气界面的稳定存在是结构功能表面发挥作用的前提.因此,如何增强液气界面的稳定性以抵抗浸润转变过程,以及在液气界面失稳之后,如何实现去浸润过程以提高液气界面的可恢复性能,均具有重要的科学研究意义和实际应用价值,也是国内外研究关注的热点问题.本文针对具有多级微结构的固体表面,研究其在浸没水下后形成的液气界面的稳定性和可恢复性.通过激光扫描共聚焦显微镜对不同压强下液气界面的失稳过程和降压后的恢复过程进行原位观察,实验结果和基于最小自由能原理的理论分析相吻合.本文揭示了多级微结构抵抗浸润转变以及提高液气界面可恢复性能的机理:侧壁上的次级结构(纳米颗粒、多层翅片)通过增加液气界面在壁面的表观前进接触角增强了液气界面的稳定性;底面的次级结构(纳米颗粒和封闭式次级结构)可以维持纳米尺寸气核的存在,有利于水中溶解气体向微结构内扩散,最终使液气界面恢复.本文的研究为通过设计多级微结构表面来获得具有较强稳定性和可恢复性的液气界面提供了思路.     

静风荷载作用下大跨度钢拱桥施工稳定性的参数研究

随着钢拱桥跨径的不断增大,钢拱桥在静风荷载作用下的施工稳定性问题已引起了人们的广泛重视。本文以上海在建的主跨550m的中承式钢拱桥为例,采用几何和材科非线性分析法详细分析了大跨度钢拱桥在两个不同施工阶段下的静风稳定性。结果表明,拱肋最初合拢状态是拱桥施工过程中最不利的状态。最后,详细探讨影响大跨度钢拱桥施工过程中静风稳定性的主要参数。     

水下爆破冲击波作用下典型鱼类临界安全波压模型研究

为了探究水下爆破冲击波对鱼类损伤的影响,首先通过理论分析探讨了水下冲击波在鱼体的传播过程和对鱼鳔的损伤机理,构建了典型有鳔鱼类临界安全波压模型,并结合实测数据、参考相关文献,确定了模型参数。结果表明,典型有鳔鱼类临界安全波压与鱼体长呈线性关系。其中,水介质和鱼鳔壁介质的波阻抗比、鱼鳔宽度因数、鱼鳔壁厚因数、鱼鳔径向临界拉应力因数和鱼鳔形状因数分别为0.3～2.0、0.04～0.09、0.002、60和0.6～1.1。然后,根据典型有鳔鱼类临界安全波压模型参数,得到最大和最小鱼类临界安全波压模型分别为p_ic,max=30L和p_ic,min=3L(p_ic,max的单位为kPa,L的单位为cm)。最后,通过鱼类损伤情况的实测数据和文献数据,验证了鱼类临界安全波压模型。结果表明,不同体长的鱼类在不同冲击波压力时的受损状况分布,基本与鱼类所能承受的最大和最小的临界安全波压范围符合。并根据鱼类临界安全波压与体长的关系,划分了死亡区、存活有影响区和存活无影响区。     

圆柱壳在外压和轴向冲击联合作用下的稳定性实验研究

本文利用AMT铝合金三种不同厚度的圆柱壳,在常外压和不同轴向冲击载荷作用下的柱壳塑性动力屈曲问题。实验发现除了通常文献中提到的临界速度Vc1外,还有一个使柱壳发生较大变形而破坏时所对应的一个临界遵度Vc2。文章重点研究Vc2与轴向变形。柱壳厚度等之间关系以及柱壳屈曲形式。     

舰船底部液舱结构在水下爆炸作用下的动态响应实验研究

实验研究了舰船底部液舱双层板结构在水下爆炸作用下的动态响应问题。对舰船底部液舱模型在空载、半载和满载状态下进行了水下爆炸实验,测量了底部液舱外板和内板的壁压、加速度和动态应变等参数。在此基础上,分析了船体底部液舱外板和内板在水下爆炸作用下的响应特点,液舱满载时水下爆炸冲击波的透射作用和半载液舱飞溅载荷对内底的冲击作用等问题。     

波浪载荷导致黄河口潮坪沉积物垂向运移现场观测研究

2005年8月7~8日,现代黄河三角洲刁口地区经历了一次由台风"麦莎"引起的风暴潮过程。通过对比分析风暴潮前后受保护潮坪滩面沉积物的粒度特征变化情况,发现了风暴潮期间在强烈的波浪载荷导致的渗流作用下,粉质土海床出现了极细粉粒由下向上运移并输出滩面的现象。结合现场试验期间采集到的孔隙水压力监测数据,本文基于海床动力响应的观点分析了其成因机制。     

纵波作用下边坡动力响应规律研究

地震工程的观点认为水平地震力是引起岩土体破坏的决定性因素,竖向地震力的影响则微不足道。鉴于汶川地震中表现出竖向地震力对边坡和建筑造成极大破坏,本文利用FLAC软件对不同坡高、坡角的边坡在不同周期、振幅的纵波作用下边坡动力响应规律做了数值模拟研究。结果表明：坡高较低时,振动加速度在1/2坡高以下范围内随高程逐渐增大, 1/2坡高以上则保持不变,当坡高增大时,振动加速度变化出现律动性,坡顶附近较其他部位存在明显的放大; 坡角的增大会造成振动加速度放大幅度的增大; 振动加速度随动力振幅的增大而增大,并呈明显的线性关系; 振动加速度随地震波周期的增大逐渐减小。     

青藏高原东北缘黄河黑山峡出口段阶地特征与断层活动

青藏高原东北缘黄河黑山峡出口地段夜明山 -长流水沟一带 ,黄河的河流阶地发育和保存的较好。阶地的形成不仅记录了青藏高原北部第四纪以来地壳的 7次隆升过程的特点 ,而且阶地的空间展布及其特征反映了断层F8(7) 和F2 0 1活动的特点。详细的观测研究表明F8(7) 以南发育并保存有 7级阶地 ,而F8(7) 和F2 0 1之间及F2 0 1以北仅保存有 5级阶地。所有的阶地都为基座阶地。其中Ⅰ和Ⅱ级阶地前缘在区内连续展布 ,横跨断层F8(7) 两侧的Ⅲ级阶地前缘仍保持连续 ,但阶地宽度陡然变宽 ,Ⅳ级阶地前缘即Ⅲ级阶地后缘左旋位移 15 0m左右。横跨断层F2 0 1两侧 ,Ⅱ级阶地宽度由 2 0 0m急剧变宽为 710m ,Ⅱ级以上阶地前缘左旋位移均在 4 0 0m左右。断层F8(7) 和F2 0 1两侧阶地宽度的变化和阶地前缘的左旋位移记录了断层F8(7) 和F2 0 1第四纪晚期活动的时空规律 ,为断层的活动性评价提供了良好的依据     

黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究。研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大。通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax~γ曲线和λ~γ曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hard in-D rnevich模型和对数模型分别对G/Gmax~γ曲线和λ~γ曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax~γ/γr关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。     

黄河三角洲土体非均匀性及对底坡微地貌形成影响

通过在潮滩现场 2 0m× 2 0m范围对土体细致的微贯试验和所取样品室内土体粒度分析, 指出黄河三角洲土体的物理及工程力学性质在小尺度空间上具有非均匀性, 这种非均匀性对黄河口底坡微地貌形成会产生控制性的影响作用。     

可变网格的有限单元分析在边坡稳定计算中的应用

本文在非线性有限单元法的基础上，引进八节点的狭长单元来描述边坡中的滑动面，同时对于有限元单元网格可调节点坐标进行变更形成新的网格，于是利用原有基本网格架，通过多次有限元分析求出边坡中可能滑动面的稳定系数曲线Ｋ＝ｆ（α），并进而确定最危险的滑动面，在此基础上开展一系列稳定分析工作。     

考虑土性参数空间变异性的边坡可靠度分析

采用基于Morgenstern-Price法的Monte-Carlo模拟对黄河大堤开封段边坡进行了可靠度分析,并用抽样法进行了考虑土性参数空间变异性的可靠度分析,讨论了土性参数互相关性对可靠指标的影响,得到了一些有益的结论。对边坡工程安全度评价研究有一定的理论意义和实际应用价值。     

船台滑道下含软弱层岸坡的空间稳定分析

芜湖江东船厂新建船台滑道位于有较厚软弱土层的岸坡上。本文采用三维有限元和刚体极限平衡理论结合的方法分析岸坡稳定, 对不同潜在滑动面进行探索, 求解最小安全系数及相应滑动面位置。分析结果已在施工实践中得到证实。     

地震边坡失稳机理及稳定性分析

通过对汶川地震边坡调研,发现大量边坡破坏形式为坡顶拉裂、下部坡体剪切破坏。本文利用有限差分程序,从边坡土体的应力状态出发,通过监测边坡土体的状态、位移和剪应变增量变化等,分析了岩土体在静力、横向地震和耦合地震作用下的破坏过程,发现坡顶附近发生张破坏,以下部位发生剪切破坏,而非传统的地质工程观点——地震边坡破坏主要是地震惯性力造成的剪切破坏。并提出一种新方法——关键点相对位移法,来判断边坡的动力稳定性,数值模拟结果与已有研究成果及震后灾害调查结果具有良好的一致性。