灰渣坝抗震稳定性的三维有效应力动力分析

本文采用三维有效应力动力分析方法 ,分析研究了某灰渣坝在 8度地震作用下的稳定性 .抗震分析中同时考虑了坝体的三维特性、震动引起的孔隙水压力对材料剪切模量的影响 。

奥罗维尔土坝三维排水有效应力动力分析

本文采用三维排水(考虑孔隙水压力扩散与消散)有效应力动力分析方法,研究了美国奥罗维尔(Oroville)土坝在7度地震作用下的动力反应。研究中将地震孔隙水压力与土坝的变形和团结紧密结合起来,将地震孔隙水压力引入皮奥(Blot)方程,用三维等参数有限元法求解变形和残余孔隙水压力,计算了地震动应力、动应变、加速度、残余孔隙水压力及其随时间的变化等。最后,用二维排水有效应力动力分析的结果与之比较。

基于修正拟动力法的岩质边坡三维稳定性分析方法及应用

岩质边坡的抗震设计是岩土工程的重要课题,其稳定性直接关系到工程安全和社会经济效益。由于岩石的非线性强度特性,岩质边坡的破坏形式和机理与土质边坡有很大的不同,需要采用不同的分析方法和设计原则。此外,地震作用是导致岩质边坡破坏的主要因素之一,其对岩质边坡的稳定性有着显著的影响。为更好地确定基于Hoek-Brown强度准则下的岩质边坡抗震设计方法,在极限分析法上限定理的框架下,基于离散化技术构建了一种更加符合实际岩石边坡失稳破坏机制的三维对数螺旋破坏预测模型。通过广义切线技术将Hoek-Brown准则的参数转化为容易计算的Mohr-Coulomb准则参数再将其嵌入到预测模型中,提出一种更加准确的岩质边坡地震稳定性分析模型。该模型可以考虑岩石的非线性强度特性,并通过修正拟动力法引入地震加速度和阻尼比参数,提高了地震作用力的预测精度。然后,将重力增加法和多元宇宙优化算法相结合,获得一种边坡临界安全系数的确定方法,实现了岩质边坡在地震作用下的三维稳定性评估。与现有研究成果对比和工程案例应用表明,此方法可以较为准确地评估岩质边坡的地震稳定性,同时也能够反映岩质边坡的失稳破坏形态和范围,在岩质边坡地震稳定性分析中具有较好的有效性和可靠性。研究成果为进一步优化岩石边坡的抗震设计方法提供了新的思路和参考。

土-地下结构相互作用的三维弱耦合有效应力分析法

地震波传播至土-结构接触界面时会发生反射与透射现象,结构周围土体处于往复剪应力和正应力差耦合的三维循环剪切状态。采用三维等效剪应变算法和加卸载判据将一维Davidenkov非线性滞回模型与剪切-体积应变耦合的孔压增量模型拓展至三维应力空间。考虑循环加载过程中土骨架循环刚度退化与超静孔隙水压力增长的耦合关系,建立了三维应力空间中的弱耦合有效应力分析法。基于ABAQUS显式求解器,实现了该有效应力算法,可应用于大型三维可液化场地中的土-地下结构体系非线性地震反应分析。针对已完成可液化场地三层三跨地铁车站结构试验开展数值模拟,结果表明:超静孔隙水压力的累积导致土的性状变化显著影响土-地下结构动力相互作用,数值模拟得到的土-结构接触界面能量聚焦时刻以及该时刻对应的瞬时卓越频率与振动台试验结果均吻合较好,提出的三维弱耦合有效应力法能较为理想地反映振动台试验中土-地下结构动力相互作用特性。土骨架有效应力水平显著影响超孔压比的发展规律,振动台不完备的密度相似比设计会造成模型结构周围地基土与原型的超孔压比分布规律存在差异。

灰渣坝抗震稳定性的三维有效应力动力分析

采用三维有效应力动力分析方法 ,分析研究了某灰渣坝在 8度地震作用下的稳定性。分析中同时考虑了坝体的三维特性以及地震荷载作用下孔隙水产生、扩散、消散作用对材料剪切模量和坝体滑动稳定性的影响 。

比奥固结理论下基于有效应力法的尾矿库稳定性分析

抗滑稳定计算是尾矿库安全评价的重要内容。由于无法有效估算因尾矿库上升而引起的超静孔隙水压力,目前常采用总应力法进行稳定性分析。然而,尾矿库的整个生命周期内,均可能存在超静孔隙压力,且该部分超静孔隙压力的影响不可忽视。以某平地型尾矿库为例,基于比奥固结理论,采用有限单元法定性分析尾矿库断面堆坝期和退役期超静孔隙压力的产生和消散,并以此进行有效应力法的稳定性计算。结果表明:1)超静孔隙压力在堆坝末期达到最大,约为130 kPa,全部消散需要约28 a;2)在堆坝末期,利用有效应力法计算的抗滑稳定安全系数为1.486,随着坝体有效应力的增长,超静孔压全部消散后的安全系数达到1.648,增长幅度约为11%;3)采用有效应力法可以较为细致地考虑尾矿库上升过程中超静孔隙水压力对坝体稳定性的影响,且结果更为科学可靠。

水压致裂法三维地应力测量成果计算与分析的探讨

在水压致裂法地应力测量基本原理研究的基础上,通过对测量资料进行分析整理,对目前已普遍应用的三维地应力测量方法中岩壁上破裂缝方向和资料整理的计算公式进行了深入研究,并举有实例。

以三维有效应力法分析群桩动态试验研究

1995年Kobe地震产生大规模液化,造成许多桩基础建筑物、货柜和桥墩破坏;尤其在液化土壤发生侧溃的地区,桩基损害最为严重。所探讨的试验模型为日本筑波的公共工程研究所中心所做之试验,其探讨位于港口之群桩基础在液化土壤发生侧溃下之反应。群桩基础所坐落处为液化回填层,护岸为钢版桩组成。地震波为正弦Sin波500gal。主要以三维有效应力法分析,该系列群桩基础在土壤液化引起之地盘流动下的反应。另配合土层变化进一步延伸探讨群桩基础于三层土剖面中改变桩帽设置于不同高度、置换不同松砂强度于松砂层及桩长改变各情况下之动态反应。

体外预应力梁动力特性的分析方法

以体外预应力简支梁为例,讨论了预应力梁的振动过程中预加力的变化情况,建立了梁的受力模型,导出了预应力梁横向弯曲振动的微分方程.采用模态摄动法,得出求解预应力梁的动力特性的近似求解方法.通过算例结果和实验数据的比较,验证了算法的准确性.

体外预应力梁动力特性的能量法分析

不引入解析法中体外筋预拉力增量与梁中点振动位移成正比的假设,提出用能量法分析体外预应力梁动力特性。由于不引入解析法中的假设,梁自振频率也更准确,与数值解吻合良好。计算结果表明:解析法低估了体外筋对第1自振频率效应;高估了对第2自振频率效应;体外预应力筋对第1自振频率影响较大,对高阶的频率影响很小,可以不考虑其影响;随着体外筋面积和偏心距的增加,梁的第1自振频率也随之增加。在理论上,体外预应力能减小梁的自振频率,而体内预应力对梁的自振频率没有影响。

三维有限元分析不同材料不同方法修复离体牙缺损模型的应力分布

背景:如何最大限度地保留根管治疗后的牙体组织,并能够保证修复后的强度是目前的研究热点。目的:使用有限元法分析不同方式修复离体牙缺损模型的应力分布情况。方法:收集北京市海淀医院口腔科因慢性牙周炎无法保留而拔除的上颌第一磨牙12颗,根管治疗后制备离体牙缺损模型,以钴铬合金、纯钛金属、二氧化锆、E.max全瓷为修复材料,每种材料分别进行嵌体、高嵌体、桩核冠3种修复方式。通过MicroCT扫描上颌第一磨牙修复模型,使用图像处理软件Mimics17.0及Geomegic Studio 2013重建牙体及修复体三维数字模型,采用有限元分析软件进行力学模拟,力加载方式设为:8点90°加载、3点90°加载、3点90°加载、3点0°加载。结果与结论:在各载荷条件下,桩冠组修复体边缘、预备体肩台、剩余牙本质颈部及桩核中部出现应力集中区;在各载荷条件下,嵌体组釉质的加载点出现应力集中区,并有将应力沿牙釉质传到至颈部的趋势,嵌体和预备体相对的龈壁和底面及二者移行处也出现应力集中区;在各载荷条件下,高嵌体组高嵌体与牙釉质接触处出现应力集中,预备体龈壁和底面及二者移行处,以及相对应的高嵌体髓腔内部分也出现应力集中的情况,但应力分布更为均匀;结果表明在上颌磨牙大面积缺损的修复方式中,高嵌体具有适用性和优势性。

大型地下厂房水压致裂法地应力测量及地应力场反演分析

岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容,依托大型地下厂房工程,采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量,获得岩体初始地应力;基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算,获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明:水压致裂法可以有效地获得初始地应力,三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证;数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性,厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低;现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。

三维加筋边坡抗震稳定性的拟动力上限分析

拟动力法可以更好地考虑地震传播的时空变化特性,文章采用拟动力分析方法研究均匀加筋与三角加筋2种不同加筋模式下,加筋土坡的三维地震稳定性问题;基于极限分析上限定理,构建三维加筋土边坡的破坏机构,推导地震边坡三维安全系数的表达式,并考察拟静力与拟动力分析结果之间的差异性;通过参数分析揭示三维加筋边坡的拟动力安全系数变化规律。结果表明:相对于拟动力分析,拟静力分析获得的安全系数解更为保守,特别是对于水平地震力系数k_(h)和坡角β较大的情况,两者差异更加显著;随着水平地震力系数k_(h)、宽高比B/H、放大系数f的增加,加筋土边坡的稳定性明显降低;而随着平均加筋强度k_(0)增加,边坡稳定性显著提高;地震波周期T对边坡稳定性的影响较小;2种加筋模式对边坡稳定性的影响规律一致,且三角加筋模式效果更优。

基于子模型法的高拱坝导流底孔预应力闸墩三维有限元分析

高拱坝导流底孔预应力闸墩受力比较复杂且直接影响到坝体在施工和运行中的安全,对它进行三维(3D)有限元分析很有必要.本文以某高拱坝的6号导流底孔为研究对象,采用子模型法对其进行了全面地三维有限元分析,得到了其在3个典型工况下预应力闸墩主要部位的应力分布规律.计算结果表明:子模型法是分析孔口应力的有效途径;U型锚固体系改善应力状态具有较大的优势;预应力锚索的效果是显著的;在设计预应力锚索吨位时,应重点考虑施工期高水位时的情况;闸墩与坝体的结合处存在应力集中,可采取相应的加固措施.全部成果可为闸墩的设计提供参考和借鉴.

两种材料桩钉对牙根应力分布影响的三维光弹应力分析

目的 :研究不同弹性模量材料桩钉对牙根应力分布的影响。方法 :根据加载方式和桩钉材料将模型分为四组 ,用三维光弹应力分析法分析FRC桩钉和金属桩钉在两种加载 (垂直和斜向 )方式下牙根内应力分布情况。结果 :桩钉材料对牙根应力分布有明显的影响 ,弹性模量高的合金桩钉组在两种加载方式下在桩钉末端牙体组织内均有较大的应力集中 ,而模量较低的FRC桩钉组牙根应力分布比较均匀。结论 :不同弹性模量材料桩钉对牙根应力分布有明显的影响 ,弹性模量与牙体组织接近的FRC桩钉有利于保护牙根防止折裂。

动态载荷下下前牙固定桥基牙牙周膜的三维有限元法分析

目的用三维有限元法分析动态载荷下下前牙固定桥修复前、后基牙牙周膜的应力和应变分布规律。方法对有限元模型进行动态垂直、斜向加载,计算基牙牙周膜的应力和应变值,绘出牙周膜的应力分布图及牙周膜的应力-时间曲线。结果动态载荷下,下前牙固定桥修复前、后基牙牙周膜的应力和应变分布趋势与静态载荷基本相同,但其大小明显降低,变化率为60%～75%。牙周膜的应力分布及大小具有时间依赖性,一个咀嚼周期结束后,牙周膜有残余应力存在。斜向冲击载荷时,牙周膜应力下降直至消失的时间比垂直向冲击载荷短。结论动态载荷下,下前牙固定桥修复前、后基牙牙周膜的应力和应变值明显降低。在一个咀嚼周期中,牙周膜的应力分布和大小具有时间依赖性,一个咀嚼周期结束时,牙周膜有残余应力存在。残余应力的大小与加载量及加载方向有关。加载方向是影响牙周膜应力分布、应力累积和应力释放的重要因素。

可液化地基上地铁车站结构地震反应特征有效应力分析

采用Byrne简化的Martin-Finn振动孔压增量模型描述土体的液化特性,采用Davidenkov黏弹性本构模型描述土体的非线性特性,建立了可液化地基-地铁车站结构非线性静、动力耦合相互作用的二维分析模型,采用动力有效应力分析方法对可液化地基上两层三跨岛式地铁车站结构的地震动反应进行了数值分析,并与动力总应力方法分析的结果进行对比,结果表明:地铁车站结构两侧及底部邻近位置的土体较易液化,地基土的液化对地下结构邻近地表的加速度反应有明显的影响,且在地基土液化的影响下地下结构有明显上浮的趋势,并呈现出中部上凸的变形特征,地下结构的破坏型式为上层顶板和底板两端的受拉破坏、下层底板边跨跨中的上拱弯曲破坏、中柱的受压破坏、侧墙底端的弯曲破坏。

预应力梁横向振动分析的模态摄动方法

以预应力简支梁为例,分析了预应力在梁的横向振动过程中的变化,建立了预应力梁横向弯曲振动的微分方程。采用模态摄动法,进一步推导出预应力梁模态特性的近似分析方法,把复杂的变系数微分方程的求解转化为线性代数方程组的求解,从而有效地简化了计算过程。最后通过算例,讨论了预应力对梁的横向振动特性的影响。计算结果表明:当施加预应力的位置有较大的偏心距时,预应力对梁的自振特性有较大的影响。

不同库区水位下坝基地震液化的有效应力分析

采用基于有效应力的完全耦合动力分析方法和Cyclic mobility动力本构模型,以某水库大坝作为工程实例进行分析,讨论在设计水位和死水位情况下坝基的地震液化可能性.计算结果表明,Cyclic mobility本构模型可以很好地模拟饱和砂土的液化.通过分析可以得出如下结论:在死水位情况下坝基的液化区域较设计水位情况下减少,但由液化所引起的上游变形明显增大,因此设计时需要对此引起注意.

基于物态本构模型的土体动力反应分析方法

通过对现有土体动力反应分析方法的分析,提出了新的有效应力物态地震反应分析方法。首先,建立了能够全面反应饱和土体的应力应变非线性、硬化性、剪切胀缩性和压密回胀性、应力路径相关性以及球应力和偏应力与变形的耦合性等主要特征的有效应力物态动本构关系。其次,以动力固结理论和瞬态动力学理论为基础,将该本构关系引入到以动力反应与动力固结相耦合、静应力和动应力变化相耦合,孔压产生、扩散和消散相耦合、能够较全面反映动力作用下土体应力应变反应的真实过程为特点的三维瞬态动力方程组,形成了饱和砂土体有效应力物态地震反应分析的完整理论体系。最后,开发了新的动力固结三维有限元分析程序,通过对一个饱和路基的计算和分析,不仅得到了合理的土体动力性状,而且验证了该分析方法与程序的正确性。