连拱隧道典型裂缝、渗漏水病害调查与分析研究

依据对云南老苍坡三号等十几座双连拱隧道裂缝的调查,分析了连拱隧道典型裂缝和渗漏水等病害的产生原因.并对部分工况利用商业软件ANSYS6.1进行了隧道裂缝仿真模拟,从理论上分析了裂缝产生的原因,并对其分类.最后,给出了连拱隧道裂缝的防治措施,即以排为主,以堵为辅的治理方针.     

Kelvin问题的一种新解法

1.引言在静弹性力学的边界元法中,Kelvin问题的解是一种非常重要的基本解.自1848年Lord Kelvin首先用分量形式的Helmhoty分解求出作用在一无限大域内的集中力产生的位移和应力场的特解以来,文献[2]、[3]又用矢量分解的形式进行了求解.其实矢量分解的方法只不过是Lord Kelvin提出的解法的一种冠以矢量算子的简洁书写形式而已.本文将要采用一种全新的方法,直接推导出二维和三维Kelvin问题与边界元法相应的基本解函数.与其它方法相比,该法新颖,且尤为简洁、方便.     

地下结构混凝土微胶囊自修复法及力学模型

由于受到外环境和内环境的共同作用,地铁隧道结构的劣化现象是不可避免的,且用常规方法难以修复.而微胶囊自修复混凝土为地铁隧道结构的修复提供了新的方法,它能够智能、大范围地修复细微裂缝,且对结构造成的初始损伤较小.为此,提出了基于泰勒弹性损伤模型的受拉荷载下地下结构微胶囊自修复混凝土的二维自修复细观力学模型,建立了损伤修复演化方程,给出了修复后柔度的求解公式.微胶囊自修复水泥的试验与数值对比分析表明,该模型不仅能够模拟地下结构微胶囊自修复混凝土的损伤修复现象,而且具有较好的计算精度.     

三维环境下的地下管线实时设计

在地下管线设计的过程中,需要计算相邻已建管线之间的碰撞状态或空间距离;另外,应尽量将管线布置在工程地质条件较好的地层中.数字地下空间与工程理论的提出,为解决上述问题提供了一个很好的思路,将城市道路、地下管线和数字地层三者耦合叠加,建立一体化的存储结构和三维空间分析方法.核心技术包括数据存储结构、三维空间距离算法和断面综合分析,为三维环境下的地下管线实时、动态设计提供数字化服务.     

基于贝叶斯克里金的地下空间多源数据建模

利用贝叶斯克里金方法集成钻孔数据与地震解译数据估计地质层面的高程.将线性贝叶斯理论运用于克里金估计,把用于空间估计的数据分为2类,即把钻孔数据视为硬数据,把数据不确性较大的地震解译数据视为软数据,构建了一个考虑贝叶斯方法的地统计模型,用区域性变量理论研究这2类数据的空间变化特征.通过对某煤矿煤层表面高程的估计以及与普通克里金方法的估计值与误差的比较证明了贝叶斯克里金法能较好地考虑地质剖面和地震解译数据的不确定性,在地质层面高程的估计方面具有一定的优越性,是一种可行的考虑数据全局不确定性的多源数据集成建模方法.     

多边形单元的构造新方法及实现

针对任意多边形单元生成困难的问题,提出了一种利用传统的三角形有限元网格生成形状合理的多边形单元网格的方法.该方法能够直接利用已经成熟的三角形网格生成算法,且具有消耗时间少、程序实施简单、稳定可靠等优点.详细介绍了该多边形网格的生成算法,进行了程序实现,并用算例证实了该方法的正确性.     

火灾时隧道衬砌结构内温度场分布规律试验

借助火灾试验,对衬砌结构内温度场随时间的变化规律、温度场沿厚度的分布规律以及不同边界条件对温度场的影响进行了研究.试验中,衬砌结构混凝土等级为C50,升温曲线采用HC曲线,升温及恒温持续时间约60min.试验结果表明衬砌结构内各点的升温曲线在100～115℃附近会出现一个明显的恒温平台,且距受火面越远,温度平台出现的时间越晚,持续的时间越长,这反映了混凝土内水分的蒸发吸热过程.在试验升温、恒温及降温全过程中,衬砌结构内温度场沿厚度方向的分布满足指数衰减规律.同时,相对裸露于大气中的结构,由于周围岩土体的吸热,衬砌结构中各点的温度要偏低,且越靠近边界,偏低量越大.     

盾构隧道纵缝接头极限状态试验研究

纵缝接头对盾构隧道衬砌结构的变形和内力起控制作用,且不同受力状态下的盾构隧道接头的力学性能差异较大。基于1:1的纵缝接头正、负弯矩荷载试验,通过加载接头至极限破坏,获得了纵缝接头在轴力和弯矩共同作用下的接缝张开、接头挠度、螺栓和管片混凝土的应变。根据连接螺栓、密封垫和管片混凝土的工作状态,确定了纵缝接头的使用状态极限;根据接头最终破坏的变形和承载状态,确定了纵缝接头的承载能力极限。最后,在对比试验结果与设计结果的基础上,研究了现行安全系数设计方法的安全储备。     

多相材料有效性能预测的高精度方法

有效介质方法是常用的细观力学方法之一.其可用于计算多相材料的有效性能,并建立材料微细观结构和宏观性能的定量关系;有助于指导新材料设计,减少试验工作量等.然而,当夹杂含量升高时,传统有效介质方法的计算精度下降.本文以两相材料为研究对象,提出一种新的参考介质,即:为更合理考虑不同夹杂颗粒间的相互作用,假定参考介质的应变是基体相平均应变和某一修正张量的双点积.在此基础上,推导了新参考介质下两相材料的有效模量表达式,并给出该修正张量的近似计算方法;通过反复更新参考介质,采用多层次均匀化思路,将本文方法进一步用于多相材料性能的预测.为验证方法的有效性,将预测结果与已有模型结果和试验数据进行对比.结果表明本文方法较已有方法更为合理、有效.当夹杂含量升高时,本文方法较传统有效介质方法的计算精度有所提升.     

密实散粒体宏微观特性的直剪试验离散元数值分析

为了分析直剪试验中试样内部的应力、应变状态,采用离散元商业软件PFC2D在不同围压下对密实散粒体进行了大量的数值模拟,分析了试验的边界效应,应力偏转,应力、应变路径以及颗粒群的微观运动状态.模拟结果表明:边界摩擦影响室内直剪试验的测试结果,所得密实散粒体的强度指标偏高,内摩擦角存在1.5°的误差;剪切过程中,主应力大小和方向均发生变化,中心点主应力偏转约44°.由剪切带内外颗粒运动状态和应力、应变路径分析可知,剪切带内部是主要的剪胀区,存在大幅度的加卸载反应,并且应力路径峰值超出了试样峰值强度包线;剪切带外体变较小,主要处于加载状态,应力路径峰值未超出试样残余强度包线.