土工格栅加筋砂土的二维等价有限元解析方法

通过试验以及解析结果的分析与比较，针对土工格栅加筋砂土提出了一种简单的二维等价有限元解析方法．有限元解析中砂土的本构关系采用了应变硬软化弹塑性模型，同时也考虑了砂土强度的各向异性以及应力状态的依存性，土工格栅加筋材则简化为板状弹性材料．通过对一组实验结果以及解析结果的分析，合理地得出了土工格栅的配置密度与等价有限解析中加筋材与砂土接触面摩擦角的定量关系．结果表明，在土工格栅的配置形状以及刚性已知的情况下，利用提案的二维等价有限元方法可以较为精确地模拟加筋土的变形与强度特性。     

非线性不连续面对巷道围岩应力、位移的影响效应

本文采用边界元法详细分析了非线性不连续面几个主要特性参数:初始法向刚度K_(ni)、初始剪切刚度[K_(Si)=K_(jrω)(σ_n/P_a)~(nj)]和不连续面最大闭合量V_m对巷道围岩应力,位移分布的影响。分析表明,随着上述参数的变化而使得不连续面变软时,应力、位移变化相当显著,由此而得出一些有价值的结论。     

高速公路隧道施工中粘弹性变形的有限元分析

以浙江上三线高速公路隧道为工程背景，应用大型有限元软件MARC对洞口段隧道进行动态施工全过程三维有限元模拟。分析了施工工序，工艺对隧道拱顶沉降，侧壁收敛变形的影响，全面追踪了动态施工中隧道关键部位的变形过程，并基于弹性－粘弹性对应性原理，由各向同性及横观各向同性弹性计算的变形结果预测隧道的粘性变形。     

数值流形方法中线性相关性问题的研究

数值流形方法的形函数由覆盖函数和局部近似函数组成,形函数之间往往存在线性相关性。在现有研究成果的基础上对形函数线性相关性进行了分析,指出线性相关性的根源在于覆盖函数具有单位分解特性,并与单元形状有关。研究了线性相关性与整体刚度矩阵奇异性以及求解收敛性之间的关系,指出形函数线性相关不一定导致整体刚度矩阵奇异。对8结点六面体高阶流形单元的局部近似函数及单元形状与线性相关性之间的关系进行了分析,构造出一种完全线性独立的流形单元。通过算例分析了8结点六面体流形单元局部近似函数中一次完全多项式对求解精度和收敛性的影响,发现采用一次完全多项式局部近似函数的形函数虽然线性相关,但求解仍然收敛,且精度高于线性无关的单元。     

基于无网格一图论方法的岩体边坡稳定性分析研究

将无网格伽辽金法应用于岩体边坡稳定性分析,发展了基于无网格模型和有向加权图Bellman—Ford最短路径搜索算法相结合的无网格-图论边坡滑移面搜索方法,以搜寻节理岩体边坡失稳时的临界滑移面并得出其相应的安全系数。区别于传统的滑移面搜索算法,本文方法无需假定滑移面形状,更适用于具有复杂滑移线形状的节理岩体边坡的稳定性分析与计算,具有稳定和高效的算法特点。文中详细论述了无网格-图论最短路径算法的理论、方法和程序实现,并通过算例说明该方法在岩体边坡稳定性分析中的适用性。     

基于非保守体力的大变形固结有限元法

考虑土体固结过程中体力的非保守特点,完善了T.L.描述的大变形固结平衡方程,并以伴生体力代替非保守体力,提出了相应的大变形固结增量有限元列式. 当忽略土体体积应变的影响时,改进的大变形固结平衡方程及其有限元法均可退化为基于保守体力的传统形式. 采用自主开发的程序对大变形自重固结算例进行分析,结果初步表明:传统方法低估了地基固结度,但高估了地基沉降量和超静孔隙水压力. 基于非保守体力的大变形固结分析在理论上能够更合理地预测地基的固结性状.      

公路隧道结构服役性能快速移动感知技术

采用模型试验、力学分析、系统集成等手段,研究了公路隧道结构表观和浅层病害快速检测、带病结构精确诊断技术．针对表观病害的数字图像检测方法,研制高强红外补光、纳秒级相机阵列同步控制装置,提出隧道受限空间纵向里程动态修正模型和病害特征AI识别算法,隧道内一次行车即可完成全断面病害检测,最高检测速度80 km/h、裂缝宽度识别精度0.1 mm、病害定位精度达厘米级．针对浅层病害快速非接触检测的难题,研究揭示带病结构的热传递效应和衬砌病害部位的温度场“冷-热斑”发生机制,提出了基于红外热成像的浅层剥离、钢筋锈蚀的非接触检测技术和检测时机,当隧道结构内外温差不低于5℃时检测效果较好;针对服役性能快速高效分析难题,提出了数字重构模型转换为数值仿真分析模型的方法和基于数字模型的一体化数值仿真技术,实现基于检测重构模型的力学快速分析．集成上述技术,研发了公路隧道全断面快速检测车与服役性能智能分析平台,为隧道结构快速检测、服役性能精确诊断提供了新的技术手段和方法．     

上海典型土层与混凝土接触特性的试验研究

利用直剪试验 ,结合上海典型土层 ,分别在饱和和水下 2种情况 ,对褐黄色粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粘土、灰色粘土、灰色粉质粘土、暗绿色粉质粘土和草黄色砂质粉土与混凝土的相互作用 ,进行了试验研究 ,得到了几种典型土体与混凝土相互作用的切向位移应力关系、法向位移应力关系、摩擦角、粘聚力、破坏比以及初始切向法向刚度 ,从而为相关问题的数值模拟提供了参数依据 .     

混凝土声发射信号频率特征与强度参数的相关性试验研究

对不同强度指标的混凝土试块进行抗压试验,应用声发射及其定位技术对抗压试验全过程进行同步监测,分析混凝土受载破坏过程中声发射频率特征参数与混凝土强度指标的关系,研究混凝土受载破坏过程中内部裂纹的三维空间演化规律。研究结果表明:混凝土强度指标影响混凝土声发射信号频率特征参数。结合荷载-位移曲线对声发射振铃计数率和能率进行分析,发现C10和C20混凝土(低强度混凝土)声发射信号主要集中于弹性阶段初期和中期;C30和C40混凝土(中等强度混凝土)声发射信号处于受压全过程,声发射活跃期处于极限荷载处。通过对混凝土声发射事件进行空间三维定位,从微观上探明受载混凝土裂纹的萌生、发展和贯通的演化规律,对受载混凝土内部结构的变化有了直观的认识。     

断裂物理力学性质对其附近地应力场的影响

应用离散元方法，分别研究了断裂刚度、内摩擦角、内聚力和几何形态等对其附近地应力场的影响。结果表明：这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响，能造成主应力方位和量值发生变化；这种变化主要限于断裂附近一定距离内，远离断裂，逐渐趋于与区域应力场一致；断层附近应力方位变化的幅度和发生变化的范围，是因断层的力学性质及几何形态等的不同而不同。认为断层的内摩擦角（Φ）对断层附近应力方位变化的范围和幅度影响最大。