大理岩应力脆性跌落系数的试验研究

岩石的应力–应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区2个部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石类工程,如地下巷道、矿柱和岩爆等,具有重要的工程意义。因此,此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,其力学响应难以用经典的应变软化模型来加以描述,而应采用脆塑性模型。使用RMT–150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对雅安大理岩进行常规三轴压缩破坏试验,得到不同围压下岩石的应力–应变全过程曲线。利用试验得到的应力–应变全过程曲线,获得大理岩的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对大理岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供依据。

水布垭水利枢纽古树包滑坡三维稳定性分析

在综合滑体的地质条件及基本特征的基础上,建立了古树包滑坡的三维可视化地层模型。基于三维刚体极限平衡理论和条分法,计算分析了清江水布垭水利枢纽古树包滑坡的三维稳定性,讨论了地下水位对滑坡稳定性安全系数影响。为了更深入地研究抗剪强度对古树包滑坡稳定性的影响,进行了若干稳定性影响因素的敏感性计算并且反演分析了抗剪强度。最后进行了滑坡整治工程效果验算和潜在滑动面的搜索。计算表明:地下水对古树包滑坡有严重影响;在旱季现有滑坡基本稳定,雨季滑坡处于极限平衡状态。计算结果为古树包滑坡的永久整治工程设计提供理论依据。

面向对象有限元程序设计及其VC++与Matlab混合编程实现

应用面向对象方法来研究有限元,是对有限元新方法的有益尝试和创新性发展。通过对比面向过程和面向对象的程序设计方法,讨论了面向对象方法与有限元程序设计相结合的优点,并简要回顾了国内外面向对象的程序设计方法的研究进展。应用面向对象的程序分析方法,建立了三维脆塑性有限元分析类库。采用VC++和Matlab混合编程的手段,设计了基于Windows98/2000/NT操作平台的面向对象的三维脆塑性有限元分析软件,成功地分析了国内某大型水电站地下硐室群围岩稳定性,验证了该面向对象有限元分析程序的有效性和实用性。

深厚软土区基坑悬浮式水泥土框架支护结构设计

以某深厚软土地区基坑支护为例,设计悬浮于软土中的水泥土框架作为基坑支护结构,兼顾解决软土基底的施工困难。在选择挡墙宽度、嵌固深度、坑内加固土体厚度等设计参数作为因素进行正交试验的基础上,完成基坑设计参数优选,可为类似基坑设计提供有益的参考。在深厚软土地区基坑支护工程中,利用坑底加固土与基坑侧壁重力式挡墙组合形成“悬浮”于软土层中的水泥土框架支护结构,能够有效控制基坑变形,保障施工过程中的基坑稳定。引入正交试验表安排基坑设计试算方案,可有效减少试算次数,提高基坑设计的效率。通过对试验结果进行方差分析可知,在深厚软土地区“悬浮式”水泥土框架支护结构中,坑底土体加固厚度对控制基坑的变形发挥极其重要的作用;其对墙顶水平位移、墙顶竖向位移和坑底隆起的贡献均超过80%。

基于正交试验的水利工程基坑设计方案参数优选

水利工程基坑设计专业性强、风险大,对设计人员执业经验依赖性高。为降低对设计人员的经验依赖,提高基坑设计的效率,以基坑支护的结构安全可靠和经济合理为目标,快速合理地确定基坑设计参数,可引入正交试验表安排试验方案,通过对试验结果的统计分析和多重比较迅速搜寻最优方案。以深厚软土地区水泥土搅拌桩重力式挡土墙基坑支护为例,在选择挡墙宽度、嵌固深度、被动区加固土体深度及宽度等参数作为可变因素进行正交试验的基础上,对试验结果进行方差分析以确定相关设计目标的主要影响因素,并通过多重比较迅速完成基坑设计方案参数优选,给出基于正交试验的基坑设计流程图,可为类似基坑设计提供有益的参考。

均匀设计原理的基坑设计参数优选中的应用

基坑设计就是通过多次试算不断搜寻在保证支护结构安全可靠的前提下更为经济合理的设计参数组合的过程,专业性强,对设计人员执业经验依赖性高。将每一次试算都当作一次试验,应用均匀设计原理合理安排试算方案,可以有效降低对设计人员的经验依赖,明显减少试算次数,提高基坑设计的效率,保证基坑支护的结构的安全可靠性和经济合理性。以深厚软土地区水泥土搅拌桩重力式挡土墙基坑支护为例,选择挡墙宽度、嵌固深度、被动区加固土体深度及宽度作为因素进行均匀设计试验,在对试验结果进行回归分析的基础上建立各项安全指标与设计参数之间的近似函数关系;以每延米水泥土搅拌重力式挡墙的体积最小作为控制目标,结合规范相关要求作为约束条件,建立规划求解,快速完成基坑支护结构设计参数优选;最终给出基于均匀设计原理的基坑设计流程图。

脆塑性岩石破坏后区应力跌落效应数值模拟

采用三轴试验和数值模拟研究了岩石类脆塑性材料的应力跌落效应,并用塑性流动因子λ来描述应力跌落效应。为简化计算,给出了一种应力陡降过程中伴随的非零应变增量的工程近似处理方法,基于此针对性地编制了处理脆塑性材料应力跌落的有限元分析程序代码。数值模拟结果验证了塑性流动因子λ以及该近似处理方法的有效性。

脆塑性岩石应力脆性跌落系数的试验研究

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如,地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,其力学响应用经典的应变软化模型来模拟计算难以收敛,而可以考虑采用脆塑性模型。使用RMT-150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对雅安大理岩、贵溪红砂岩和大悟花岗岩进行了常规三轴压缩破坏试验,得到不同围压下岩石的应力—应变全过程曲线。利用试验得到的应力—应变全过程曲线,得到了各种岩石的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对大理岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供了依据。

红砂岩应力脆性跌落系数的试验研究

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,当软化速率较大时,其力学响应用经典的应变软化模型来模拟计算难以收敛,而可以考虑采用脆塑性模型。使用RMT-150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对贵溪红砂岩进行了常规三轴压缩破坏试验,得到了不同围压下岩石的应力—应变全过程曲线。利用试验得到的应力—应变全过程曲线,得到了红砂岩的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对红砂岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供了依据。

“土力学与基础工程”课程教学实践与思考

"土力学与基础工程"是土木工程专业的一门非常重要的专业课程,该课程强调实验、注重实践、依赖经验,教学难度较大。文章结合土力学与基础工程的重点课程建设,对该课程教学提出了几点思考。

新经济下地方应用型高校土建类人才培养实践

新经济、新业态对土建类人才培养提出了新要求。常州工学院作为地方应用型高校,其土建类专业紧密围绕学校的办学定位,依托江苏省高校品牌专业建设项目等平台建设,从修订人才培养方案、丰富专业教学资源、加强师资队伍建设、完善实践教学体系、改革教学评价体系等方面不断探索和完善人才培养模式,努力培养面向执业需求及社会发展要求的高素质应用型人才。

6节点无界元及其应用

推导了6节点无界元的相关公式,并采用VC++和Matlab混合编程的手段,设计了基于Windows操作平台的面向对象的有限元与无界元耦合分析软件。应用该软件,成功的对某大型水电站地下硐室群的稳定性进行了有限元分析和有限元与无界元耦合分析,验证了公式的正确性。分析表明,在无限域和半无限域的岩土工程问题中引入无界元可以达到消除“边界效应”和提高计算效率的目的。

动态地表变形和外负荷共同作用对输电塔内力的影响

随着电网建设的迅猛发展,越来越多的输电线路不得不途经煤矿采动区。地下煤层采出后引起的地表沉陷是一个时间和空间过程。地表的移动经历一个由开始移动到剧烈移动,最后到停止移动的全过程。开采引起了地表移动和变形破坏了高压输电塔的初始平衡状态,造成高下输电塔受力状态恶化。现有资料表明下沉是造成采动区输电塔破坏的主要原因之一。用有限元软件ANSYS对输电塔在地表变形和外负荷共同下的受力进行数值模拟,可为处于采动区输电铁塔结构的设计和安全性评估提供理论依据。

基于自然边界元法的多孔注浆理论的应用

渗透注浆是在不产生水力劈裂的情况下,把浆液注入到粒状土的孔隙中,将土颗粒胶结起来,增强土体的强度和防渗能力。目前,关于注浆理论的方面的研究还比较缓慢,施工现场常常遇到的多孔注浆工艺缺乏理论指导。为此,笔者通过查阅文献,借鉴了一种基于自然边界元法导出的Stokes流问题,在此基础上并对柱面注浆中的多孔注浆问题进行了理论研究,得出了一些有价值的结论。并通过工程案例进行验证试算,结果表明,该方法具有很强的适用性,可很好的预测注浆后的效果。

六节点无界元及其在岩土工程中的应用

推导了六节点无界元的相关公式,并采用VC++和Matlab混合编程的手段,设计了基于Windows操作平台的面向对象的有限元与无界元耦合分析软件。应用所编制的软件,成功地对某大型水电站地下硐室群的稳定性进行了有限元分析和有限元与无界元耦合分析,验证了公式推导的正确性。分析表明,在无限域和半无限域的岩土工程问题中,引入无界元可以达到消除“边界效应”和提高计算效率的目的。

深基坑开挖对既有隧道的影响研究

使用plaxis二维有限元软件模拟隧道附近的深基坑开挖,研究深基坑开挖对既有隧道的影响。结果显示,随着基坑的开挖,最大水平位移不断增大,且最大水平位移发生在基坑开挖面以下、地下连续墙附近;基坑外侧土体发生沉降,内侧土体发生上浮;土体最大沉降点从地下连续墙逐渐向隧道上方移动;隧道上方地面的竖向位移比水平位移大;隧道顶和隧道底的水平位移相差不大,而隧道底的竖向位移比隧道顶小;离基坑较远一侧和较近一侧的竖向位移相差不大,而离隧道较近一侧的水平位移比较远一侧大;地下连续墙的深层水平位移逐渐变大,且最大水平位移发生在坑底以下5~7 m。

岩土工程中常用屈服条件的对比研究

通过对岩土工程中常用屈服条件的理论分析、算例和对比研究,得出如下结论:采用不同的广义Von Mises条件来逼近Mohr-Coulomb条件时,应该根据具体的问题以及材料参数选择相应的广义Von Mises条件;一般情况下的岩土工程问题,采用Drucker-Prager条件似乎偏于保守,真正的逼近Mohr-Coulomb条件应该介于内角圆和外角圆之间;内角圆偏于保守而外角圆偏于危险,等面积圆是相对合适的折中选择。

小湾水电站地下厂房洞室群弹脆塑性分析

针对小湾水电站枢纽区岩性特点与所处的地应力环境,采用脆塑性本构模型,分析了地下厂房洞室群开挖后围岩的变形与破损区;同时比较了使用脆塑性与弹塑性本构模型时计算结果的差异。由于地下厂房洞室群区域受到多条断层切割,洞室开挖完成后,在断层经过的部位,断层对洞室的变形与破损区有一定的控制作用。针对工程中所关心的断层对洞室稳定性的影响程度,通过断层材料的置换,定量地给出了在断层经过的区域、断层对洞室表面的变形的影响以及断层对洞室围岩的破损区的影响。

可靠性理论在边坡反分析中的运用

将反分析方法和可靠性理论相结合,分析了两者的异同点和存在的问题,提出了一种方便而实用计算方法用于在边坡反算中选择岩土体参数,该方法给出了在统计信息有限的情况下,如何处理各参数均值的思路。

均匀设计原理在地下工程位移反分析中的应用

以小湾水电站为背景,在试验、监测、前期分析结果的基础上,建立地质与施工的概化模型。以围岩基本力学参数和初始应力场为基本变量,按均匀设计方法进行计算方案的组合,采用考虑开挖卸荷效应的三维弹塑性有限元方法完成了地下硐室群开挖模拟,并应用多元线性回归模型进行了围岩基本力学参数和初始应力场的反演分析。应用反演计算所得围岩基本力学参数和初始应力场计算各监测点的开挖扰动位移增量,相应的计算值与实测值较为吻合,表明反演得到的力学参数和地应力场基本合理,均匀设计原理在地下工程位移反分析中具有较高的实用价值。