关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

微生物作用下含有机质沉积物起动的定量研究

为了探究微生物作用对沉积物起动规律的影响,提出考虑微生物培养时间和有机质含量的沉积物临界起动剪切应力计算方法.通过明渠冲刷试验分析了微生物培养时间及有机质含量对沉积物临界起动剪切应力的影响规律;引入絮体强度常数γ值对微生物黏性作用进行定量表征;基于沉积物起动理论,提出在微生物作用下沉积物的临界起动剪切应力经验公式.结果表明,随着微生物作用时间的增加,临界起动剪切应力先增大后减小,并在10或15 d左右达到峰值,最终达到0.072~0.117 N/m^(2).临界起动剪切应力随着有机质含量的增大而减小.微生物黏性作用与γ值呈现显著的负相关,皮尔逊相关系数为−0.767,临界起动剪切应力公式计算值与实验值较为吻合.

双层地基中气体聚集与土体变形机制的试验研究

采用层状硅酸镁锂(magnesium lithium phyllosilicate,简称MLPS)透明土构建了上硬下软的双层地基模型,通过针孔注气来模拟沉积层中产生的气源,基于图像识别技术开展了地层气体聚集过程中气囊形态变化以及上层土体隆起变形的试验研究。结果表明:(1)气体在聚集过程中呈现出不同的气囊形态,上层土体的强度和高度决定了气囊突破的时间以及突破时的形态。(2)气囊形态、体积和压力的变化大致可分为两个阶段,第一阶段气囊体积、宽度基本呈线性增大,而气囊高度则由于底部收缩而逐渐减小,气压缓慢增大;第二阶段气囊宽度增加放慢,气囊体积膨胀速度加快,而气囊高度开始显著增加,气囊气压由最高点迅速降低。上层土体隆起的高度和宽度在第二阶段才开始明显增大。(3)气囊突破前的宽度、体积以及上层土体隆起宽度和高度与上层透明土的屈服强度、高度具有良好的拟合关系。(4)薄板理论可较合理地解释气体聚集引起的上层土体变形的机制,而中厚板理论则并不适用。

真空预压加固软土地基变形与固结计算研究

考虑真空度的衰减情况,对真空预压加固软基的变形和固结度计算方法进行了研究。先根据真空预压时砂井的真空压力状态建立了真空预压的空间轴对称变形模型,用位移法推导该模型在等应变条件下的变形及体积应变计算公式。在此基础之上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空预压的边界条件,推导了忽略竖向渗流情况下的真空预压加固软土地基的固结解析解。比较文中计算方法与已有计算理论和现场试验实测资料结果表明,体积应变的计算对真空预压的孔压和固结度的计算有较大的影响,而直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算会导致较大误差。在固结度计算中,采用Hansbo的近似方法能满足计算精度的要求,所得计算结果与实测结果吻合较好。

时变参数灰色沉降预测模型及其应用

目前大部分沉降预测模型均假定模型的参数在沉降发展过程中是不变的 ,这与实际情况不符 ,从而影响了模型的预测精度 .当预测模型的参数也是时间的函数时 ,系统响应预测可分为两部分 :一是预测模型参数的预测 ;二是根据参数预测值的系统响应预测 .在灰色 GM(1,1)模型的基础上 ,建立了时变参数灰色 GM(1,1)模型 ,其模型中的参数用多项式逼近 ,并采用最小二乘法确定多项式中的待定系数 .最后将此模型应用于建筑 (构筑 )物的沉降预测 .实例计算表明 ,时变参数预测模型有望提高模型的预测精度 .

分级加载条件下沉降预测方法

首先,从固结理论单级线性荷载下的沉降计算公式,推出了关于沉降的3种线性关系。利用其中任何一种线性关系,根据前期实测沉降数据,可方便地得到沉降计算公式中的参数。其次,利用叠加原理将单级荷载下的沉降计算公式推广到分级加载情况下,并给出了分级加载情况下参数推算的方法。沉降计算公式中的参数确定后,计算公式可用于推算后期沉降。最后,用工程实例说明了该方法推算后期沉降的可行性和有效性。

沉降的灰色预测

阐述了灰色理论在沉降预测中的应用，并指出沉降灰色模型预测法与Ａｓａｏｋａ法是一致的，从而为灰色理论在沉降预测中的应用提供了坚实的理论基础。

室内固结系数的一种推算方法

室内固结试验确定固结系数常采用时间平方根法和时间对数法 ,这两种方法均属作图法。其缺点是在作图过程中人为因素影响较大 ,而且试验初始阶段不可避免的初始压缩以及试验最后阶段的次固结等也对试验结果有较大影响。本文从一维固结理论出发 ,导出了主固结沉降与其速率的关系 ,利用这一关系提出了一种固结系数的推算方法 ,该方法无需固结试验初始阶段和最后阶段的数据 ,从而避免了初始压缩和次固结的影响 ,同时该方法还可以加快固结试验的进程。

时变参数预测模型及其在沉降预测中的应用

在灰色GM(1.1)模型的基础上,建立了非等时距的时变参数灰色预测模型。模型参数假定是时间的连续函数,并表示成多项式形式,根据前期已有的信息,采用最小二乘法确定参数多项式中的待定系数,可得参数的预测公式,然后根据参数预测公式来建立响应的预测公式,即时变参数预测模型。最后将此模型应用于沉降预测,实例计算表明时变参数预测模型有望提高沉降的预测精度。

沉降预测的多层递阶时间序列模型研究

为了研究沉降模型中参数的时变特性,提出了多层递阶时间序列模型,该模型将沉降预测分为预测模型参数的预测和在此基础上的沉降预测两部分.采用参数递推公式计算沉降时间序列模型的参数序列,并根据计算出的参数序列构建其时间序列预测模型.依此类推,可建立多层参数的预测公式,直至认为参数不随时间变化为止,然后根据参数预测结果来预测后期沉降.实例分析和计算表明,多层递阶时间序列模型能较好地反映参数的时变特性,取得较精确的沉降预测结果.

基于透明土试验研究上覆土体对地基中气体聚集和发展的影响

针对真实土体中聚集气体的变化过程难以直接观察的问题,本研究通过基于Laponite RD透明土的可视化注气试验,分析了上覆土体高度和强度对地基中气体聚集、发展及地表隆起形变的影响。结果表明:(1)当上覆土体强度相比下层土体强度略大时,气体很容易突破上覆土体而逃逸,难以形成较大的气囊,此时即使增大上覆土体高度也不会使气体的聚集显著增加。(2)上覆土体高度和强度的增加,都会使气囊的聚集发展得更加充分,气囊宽度、气囊体积和地表土体形变均发生不同程度的增大,同时改变气囊高度随气囊发展相对时间的变化趋势。(3)当上覆土体高度超过一定大小时(h≥1.5 cm),气囊的最大气压主要受上覆土体强度的影响,强度越大则气囊最大气压越大,而高度对气囊最大气压的影响不大。(4)上覆土体强度对地表隆起宽度的影响相比于对隆起高度的影响更大。

路堤下粉喷桩复合地基现场试验研究

针对粉喷桩复合地基性状进行了现场试验研究,包括地基的沉降、深层水平位移、孔隙水压力、桩-土应力比、桩身应变等。试验结果表明:(1)粉喷桩复合地基工后沉降能满足设计要求:(2)采用桩长渐变的方法可完成从桥台到一般路基的沉降平滑过渡;(3)地基深层水平位移小,有利于地基的稳定和减小地基对桥台基础的影响;(4)超静孔压消散慢,但孔压值不大,对沉降稳定影响不大;(5)桩-土应力比较大;(6)桩身应变与桩顶土压力具有较好的线性关系。

柔性桩复合地基的沉降分析

为了分析柔性基础下柔性桩复合地基的沉降问题,提出了改进的单元体位移模型.通过假定的单元体竖向位移模式和纯摩擦桩桩侧摩阻力分布模式,利用桩土间无相对滑移、桩土界面处桩土压缩量相等和单元体边界处竖向切应力为零等边界条件,推导出复合地基纯摩擦桩桩侧摩阻力分布的具体表达式,以及加固区桩土压缩量的计算公式.随着荷载的增大,当桩体不再是纯摩擦桩时,计算方法同样适用于有桩端力或桩侧摩阻力达到极限值的情况.实例计算表明,理论公式计算结果与实测值比较接近.

透明土中孔隙流体的实验研究

在透明土配置中,为了选择与熔融石英砂相匹配的孔隙流体,通过实验研究CaBr2溶液、CaCl2·2(H2O)溶液和白矿物油混合物3种孔隙流体.研究孔隙流体折射率随温度和质量分数(或体积比)的变化规律,测定了3种孔隙流体的黏度和平均色散值等物理性质.实验结果表明,3种孔隙流体的折射率均随温度的升高而线性降低,无机盐溶液的折射率与质量分数呈线性关系,质量分数越高,折射率越大,白矿油混合后的折射率与混合体积比有关,可以用Arago-Biot方程描述.黏度以CaCl2·2(H2O)溶液为最大,CaBr2溶液最小.色散值以白矿物油为最小.总结了筛选孔隙流体的一般性原则,认为白矿物油的安全性最好.

复合地基等效弹性参数研究

考虑复合地基边界约束条件的影响,采用复合地基单元体模型,基于变形一致的原则,推导了复合地基在弹性变形阶段的等效变形模量和等效泊松比的解析解。研究表明,复合地基的等效弹性常数与复合单元体侧向约束条件有关,侧向约束越强,等效变形模量越大,泊松比越小。侧限条件和无侧限条件的等效弹性常数是复合地基各种约束情况下的2个极值,在较强的侧限约束条件下,等效泊松比随置换率的变化相对明显。研究还表明,按面积加权法计算的复合变形模量偏小,而计算的复合压缩模量偏大,等效压缩模量与加权法计算的差值随置换率不同而异,并随着桩土压缩模量比的增大而增加,其差异一般可达20%～30%。

桥头粉喷桩复合地基工后沉降原因分析

为了研究引起搅拌桩复合地基工后沉降的原因,针对粉喷桩加固桥头软基沉降进行Biot固结有限元正反分析。有限元分析时的土体本构模型采用Duncan-Chang非线性弹性模型,反分析时的土体本构模型分别采用Duncan-Chang非线性弹性模型和Merchant黏弹性模型。计算分析表明,引起粉喷桩加固地基工后沉降的主要因素:早期时是交通荷载引,而后期土体蠕变的影响则占主导地位。

考虑路基侧向变形的沉降双线性预测模型

考虑路基侧向变形的影响,提出采用双线性模型预测沉降。预测模型包含时序自回归项、线性回归项和双线性项三部分。为了研究模型参数的时变特性,将沉降预测分为模型参数的预测和在此基础上的沉降预测。采用多层递阶方法计算模型的时变参数,进一步分析参数序列的变化趋势,计算后续时段的参数预测值,并以此进行沉降预测。实例分析表明,双线性动态预测模型能很好地反映路基的沉降特性,具有较高的预测精度和实用价值。

复合地基单元体弹性解析解与Priebe法的比较

基于复合地基等应变条件下应力和位移的精确解,得到了桩土应力比、沉降比、径向位移和桩土侧压力系数等的计算公式。分析了它们随桩土压缩模量比和置换率的变化规律,并在分析过程中与Priebe法做了比较,详细分析了Priebe法中所做假设对计算结果的影响。分析表明,Priebe法中忽略桩体体积应变的假设会带来较大的误差,而针对径向变形计算和桩土侧压力系数的假定由于影响的相互抵消作用,其综合影响不一定很大。

竖井地基固结概率分析的点估计法

将竖井地基固结度表达式直接作为功能函数,采用点估计法计算固结度的均值、标准差等各阶统计矩,由各阶统计矩可方便计算出竖井地基达到某一固结度的概率。与传统概率分析方法相比,如一次二阶矩法,点估计方法无须事先引入控制指标来建立极限状态方程,计算过程更为简便。实例分析表明,当估计点较多时(如5点),点估计方法具有较高的计算精度,与Monte Carlo法相当,是一种简便而不失精度的概率分析方法,适合工程实际应用。

基坑悬臂式拱形围护结构性状

针对悬臂式拱形围护结构的性状作了较系统的分析 ,考虑了插入深度、坑底土质、拱形状、拱壁刚度等因素对悬臂式拱形围护结构性状的影响 ,详细分析了各因素对悬臂式拱形围护结构性状的影响规律 ,这些规律对悬臂式拱形围护结构的设计与应用具有重要的参考价值。