《学报》创刊30周年系列报道(二)副主编杨林德教授随想

知悉《岩石力学与工程学报》（以下简称《学报》）创刊即将到达30周年庆，我感到非常高兴，同时也有很多感想。

地铁车站接头结构振动台模型试验及地震响应的三维数值模拟

先简要介绍了地铁车站接头结构振动台模型试验,然后利用有限差分软件FLAC3D对试验进行了三维数值拟合分析。建立的三维数值计算模型包括:计算范围与模型箱尺寸一致,采用Davidenkov模型描述模型土的非线性动力特性,对边界条件采用加速度条件模拟。计算得到了车站结构模型和区间隧道模型的加速度响应、土–结构间的动土压力值以及结构模型的动应变值。计算结果与实测结果吻合较好,验证了建立的数值计算模型是合理的,拟合分析结果是正确的,从而可为建立软土地铁车站结构地震响应的三维计算方法提供基础。

地铁车站结构振动台试验及地震响应的三维数值模拟

利用FLAC3D对典型地铁车站结构振动台模型试验进行三维数值模拟,所建立的计算模型包括:(1)计算区范围与模型箱尺寸一致;(2)采用Davidenkov模型描述模型土的非线性变形特性,而结构模型采用弹性模型;(3)由于不考虑模型箱在振动过程中的变形,因此动力边界条件取为加速度边界;(4)地震荷载的输入与试验时地震波输入一致。计算结果包括模型土和车站结构的加速度响应规律、车站结构的动应变以及土–结构间的动土压力。计算结果与振动台试验结果吻合较好,说明采用的方法能较好地模拟模型土的动力特性,反映车站结构的动力响应及土与地铁车站结构间动力相互作用的规律。该研究工作能为建立典型软土地铁车站结构地震响应的三维计算方法提供基础。

地铁车站的振动台试验与地震响应的计算方法

介绍了对上海市区的典型软土地铁车站结构进行的振动台模型试验 ,及根据试验数据建立的地铁车站地震响应的分析理论和计算方法进行的研究及其取得的成果 .内容包括模型试验的种类及其目的、模型土动力特性的确定及其模拟方法、模型箱构造的特点及其模拟技术、动力分析的计算原理与方法 ,以及对试验数据进行的拟合分析及其结果 .采用拉格朗日差分法对振动台模型试验进行了数值拟合分析 ,计算结果表明土体和结构模型的加速度响应 .

多因素作用下混凝土抗碳化性能的试验研究

综合考虑了外荷载、环境腐蚀介质、材料性状及龄期等影响因素,并从中选取有代表性的因素如应力大小、CO2作用、水灰比、碳化龄期等,设计试验方案,进行混凝土的碳化试验.试验结果表明,混凝土碳化速度随时间缓慢减小;拉应力可促进混凝土碳化,而压应力则抑制其碳化;在一定范围内,水灰比越大,则碳化速度越快.经过对试验数据的拟合回归,建立了多因素交叉影响下的碳化模型,经工程验证,效果较好.

地铁车站结构振动台试验中模型箱设计的研究

介绍笔者在对软土地铁车站结构进行振动台模型试验的过程中,在模型箱设计方面遇到的技术难题及其解决途径。主要包括在确定几何相似比时,通过论证分析提出了对量值极大的车站结构长度可行的简化方法,及对原型半无限体场地土的模拟范围;在选定模型箱结构的外形与构造时,借助有限元分析论证了可不与模型土发生共振的箱体构造;对箱体边界,通过对刚性侧壁内衬塑料板使模型土可较好模拟原型土的变形等。上述措施对试验获得成功起到了保障作用,对同类试验也有参考价值。

基坑支护位移和安全性监测的动态预报

通过将现场信息采集、优化反演参数及围护结构变形和稳定分析有机地进行结合，对基坑支护位移和安全性监测建立了动态预报技术，包括提出了分析理论和方法。其基本过程是：第一步，采集现场量测信息；第二步，借助优化反演过程获得计算参数；第三步，用反演计算得到的参数预测下一步开挖的位移量及稳定性。这一方法可在基坑开挖过程中，依据现场量测信息，对基坑开挖的安全性及时作出预测和评估，从而指导施工。

围岩变形的时效特征与预测的研究

在假设围岩地层的性态服从三元件粘弹性模型的基础上,结合对宜兴抽水蓄能电站地下厂房试验洞位移量测数据的分析,提出一种确定地层时效特征参数和预报地层变形的方法。内容包括在考虑试验洞开挖面空间效应影响的前提下对现埋孔的位移量进行修正。根据位移–时间关系曲线的回归方程建立任意时刻围岩地层等效弹性模量间的关系式,给出确定三元件粘弹性模型参数值及对洞周地层的变形进行预报的方法。研究表明:位移量的预报值与回归值可较好吻合,表明这一方法可供同类工程采用。

基坑围护位移量及其稳定性预测

根据上海豫园大酒店基坑工程施工现场实际，应用弹性地基梁法分析了该工程围护结构。运用动态位移反分析方法确定了当前土性参数，成功地对后续工况中基坑围护结构变形及其稳定性作出了预报，实现了信息化设计和施工，确保了工程施工与管理经济、安全和可靠。

软岩渗透性、应变及层理关系的试验研究

在土木、水利及核废料处置工程中,应力状态对岩石渗透性的影响已逐渐成为一个无法回避的问题。通过瞬态压力脉冲法,测试泥质粉砂岩和褐红色泥岩等2种典型软岩全应力-应变过程中的渗透系数。试验结果表明:(1)泥质粉砂岩的渗透系数在弹性阶段随轴向应变发展逐渐减小,在随后的塑性及破坏阶段逐渐增大;垂直于层理方向上的渗透系数大于平行于层理方向上的渗透系数。(2)褐红色泥岩的渗透系数在塑性阶段随轴向应变发展逐渐减小,而在蠕变阶段基本不变;垂直于层理方向上的渗透系数和平行于层理方向上的渗透系数无明显差异。结合试验中同时得到的应力-应变曲线,认为在弹性变形阶段,泥质粉砂岩的渗透系数主要受孔隙和微裂隙控制,而在塑性变形阶段和峰后变形阶段,渗透系数主要受裂隙影响。褐红色泥岩的渗透系数在整个应变过程中同时受孔隙和微裂隙的影响,两者的作用没有明显差别。

开裂及接缝渗漏条件下越江盾构隧道管片混凝土氯离子运移规律研究

钢筋混凝土结构耐久性失效多由侵蚀性物质导致钢筋锈蚀引起,而裂缝和渗漏会加速这一劣化过程。在Matlab环境下编写有限元程序计算分析了开裂管片混凝土中氯离子运移分布规律以及裂缝深度与钢筋起锈时间的关系。研究表明:裂缝的出现改变了管片混凝土中氯离子的运移分布规律,且采用一维Fick定律计算裂缝附近处氯离子运移是不合理的;钢筋起锈时间随裂缝深度的增加而缩短,两者之间呈非线性关系,钢筋起锈时间与完整度之间较好地吻合3参数logistic函数关系。建立了管片接缝渗漏情况下,接缝渗漏液与管片混凝土中氯离子运移的耦合模型,并探讨了模型的数值计算方法。结合算例的计算表明:接缝渗漏会加快管片混凝土中氯离子运移,从而促进钢筋的锈蚀。

基坑变形及其安全性的随机预测

将基坑支护与周围土体视作一个不确定性系统 ,在对随机性很强的现场位移量实测数据建立提取趋势项和分离随机项方法的基础上 ,采用蒙特卡罗法建立了确定土性参数的随机反分析方法 ,由此得到可反映土体整体力学性质的不确定性参数 .还据以建立了基坑变形的预测计算模型 ,包括预测基坑未来变形量的概率分布 ,及对基坑工程的安全性作概率意义上的判断 .分析过程中 ,对土的流变性特征采用粘弹性本构模型进行了工程简化 .提供的工程应用实例表明了此方法的可靠性 .

分体式房间空调器R290和R1270替代R22实验研究

现今空调器中广泛使用的R22因环保问题而遭淘汰,HFCs(氢氟碳化物)会加剧温室效应,亟需寻求更为合适的制冷剂,HCs(碳氢)初见端倪。采用空气焓值法,在R22分体式房间空调器中充注R290和R1270,进行性能实验研究。结果表明,标准工况下,用R290直接灌注式替代R22时,系统制冷量降低5.0%,EER升高10.3%,而换用排量大20%的压缩机能提高制冷量8.9%,而EER降低8.5%,但性能较原R22系统要好;R1270系统性能要优于R290系统。结果还表明,随着室外温度降低,碳氢系统制冷量和EER的增加速率和增幅均大于原R22系统,且室外温度低时碳氢系统性能更优,有利于节能。研究结果表明,HCs适合在空调器中替代R22,具有广阔的应用前景。

软土地铁车站结构的振动台模型试验

对地下铁道开展建立抗震设计方法的研究正逐渐得到人们的关注。通过对地铁车站结构进行振动台模型试验 ,深入了解软土地铁结构动力反应的规律 ,以便为检验理论计算结果的正确性提供验证 ,并为改进计算模型和分析方法 ,进而制定软土地铁抗震设计指南等提供依据。利用振动台对地铁车站结构进行模型试验在国内尚属首次 ,试验工作的开展遇到许多困难 ,如模型箱的形式、模型土的配制方法及其动力特性、相似关系比的确定、传感器类型的选择与布置等。针对这些困难逐一开展了研究 ,并都提出了解决方法 。

渗水高压引水隧洞衬砌的设计研究

在借助渗流体积力考虑渗流场的力学效应，并由室内试验获得渗透系数随应力水平而变化的关系式的基础上，建立了裂缝混凝土衬砌和渗水围岩地层中渗流场与应力场的耦合计算模型，然后根据衬砌混凝土裂缝出现和开展后的受力变形的特征，提出了一种可供高压引水隧洞衬砌配筋采用的计算方法，并将其应用于广蓄电站二期工程高压引水隧洞衬砌的设计研究。

复合型土钉墙的非线性有限元分析

复合型土钉墙是近年来在沿海软土地区出现的一种新型基坑围护结构 ,已得到广泛应用。建立并采用了带转动自由度的Goodman单元 ,对其进行的非线性有限元分析 ,通过与工程实例的对比检验了这一方法的合理性。

各向异性饱和土体的渗流耦合分析和数值模拟

将饱和土体视为均质、连续的各向异性弹塑性多孔介质,根据虚位移原理推导出饱和土体内各向异性渗流直接耦合的有限元法计算公式。针对直接耦合法所生成的病态方程采用MATLAB语言编写出平面条件下的计算程序,对各向异性弹性多孔介质中Mandel效应进行数值模拟分析。计算结果验证了本文直接耦合有限元法的正确性和适用性。

宜兴抽水蓄能电站试验洞的反分析研究

结合江苏宜兴抽水蓄能电站地下厂房试验洞量测资料的分析,研究了成层各向异性岩体中洞室工程问题的反分析方法。采用分层均质模型进行反分析计算。计算区域的各层岩层均被分别视为均质各向同性体,初始地应力假设呈线性分布。有限元分析中,对倾斜成层的岩层、软弱夹层及断层节理等分别划分了单元,据以模拟成层岩体的各向异性特征。为使计算过程简化,对离洞室较远的岩层拟按地质资料对材料特性参数赋值,反分析计算的目标未知数为初始地应力和试验洞相邻围岩的弹性模量。结果表明,与工程实践符合较好。

上海市防汛墙岸堤变形规律的研究

上海市防汛墙岸堤变形规律的研究杨林德徐日庆（同济大学地下建筑与工程系，上海，２０００９２）（浙江大学土木工程系，杭州，３１００２７）陈宝林秀桂（同济大学地下建筑与工程系，上海，２０００９２）（上海市政工程设计研究院，２０００９２）１前言上海市区黄...

龙滩水电站地下厂房主支洞交叉处稳定性分析

根据龙滩水电站地下厂房巨型地下洞室群的布置情况,结合洞室围岩为顺层断层和节理发育的高陡倾角层状岩体的地质特点,建立了三维有限元计算模型,并针对主支洞交叉处岩体的稳定性分析进行了分步开挖下的弹塑性数值模拟。计算结果表明:主支洞交叉处的岩体是应力松弛和塑性区的主要分布区域,该处岩体变形量大,具有明显的非对称性。现有的加固方案是有效、安全的,这一结果可供工程参考。