基于逆有限元法的船体加筋板结构位移场重构

在船舶遭遇事故时,加筋板是最先受到载荷的结构,为了解该结构在动载荷作用下的位移场,以船体加筋板结构为对象,通过逆有限元法(iFEM)对结构在时域动态载荷作用下的位移场进行重构。先对其进行模态分析,确定其固有频率后对结构施加频率超过1阶固有频率的动态载荷,然后进行有限元动态响应模拟,将得到的节点位移结果作为参考解,并将应变数据作为逆有限元输入应变数据进行位移场重构。提出一种较精确的测点布置方案,与其他数量相近但布置方式不同的测点布置方案相比,该测点布置方案的位移场重构误差降低了一半以上,总体保持在5%以内。

倾斜拉拔荷载下锚桩承载性能及桩周位移场可视化离心模型试验

单点系泊系统作为一种新型锚固系统获得越来越多的应用,然而倾斜拉拔荷载下单点系泊锚桩的承载性能及桩周土体变形机理尚不明确。基于人工合成透明土材料搭建了可视化离心模型试验系统,对倾斜拉拔荷载下锚桩的力学响应展开离心模型试验,探讨加载角度对锚桩承载力、失效模式和桩周土位移场的影响规律,并与1g条件下透明土模型试验结果进行定性的对比分析。研究结果表明,开展的基于透明砂土的离心模型试验,可以用于评估现场应力状态下锚桩的承载特性与失效机理、土体内部位移场;桩周土体的位移量沿深度方向差别相对较为明显,锚眼附近的土体位移相对较大;1g条件下土体位移场无法合理反映位移沿桩身方向的变化规律,极限荷载下桩侧土体的变形量小于离心模型试验中的土体变形量。

富水地层地铁超长联络通道冻结位移场演化规律研究

人工冻结法因其安全可靠、环境友好等优点,被广泛应用于地铁联络通道的地层加固中。然而,相较于传统的联络通道,采用冻结法加固超长联络通道存在冻结体量大,地表冻胀控制难度高等特点。现有的研究成果难以充分描述其冻结位移场的发展规律,为此,依托福州市地铁2号线上洋站~鼓山站区间超长联络通道,该联络通道采用分区冻结主体和泵站、错开起始冻结时间等措施对地表冻胀进行控制。采用现场实测数据分析、数值模拟以及灰色关联分析等研究方法对该超长联络通道的冻结温度场和位移场的演化规律进行研究。研究结果表明:在错开冻结起始时间的情况下,冻结温度场和位移场的分布仍然具有良好的对称性,同时确定了冻结壁的薄弱位置应在该超长联络通道推迟冻结一侧的洞深方向12~15 m范围内。在联络通道洞身上方存在一个“圆饼”状的冻胀集中区域,地层位移场的发展表现出以该区域为核心向外衰减的特点,该联络通道的隆起特征值为43.16 mm,影响特征范围为21.95 m。就地层温度、盐水温度以及通道埋深而言,隆起特征值对通道埋深最为敏感,而影响特征范围受盐水温度影响最为显著。因此,为控制地表冻胀,在隧道的设计阶段可科学适当地加深超长联络通道的埋深,或在维护冻结期内安全合理地控制盐水的最低温度。研究成果可为今后同类长距离水平冻结工程的冻胀控制提供参考。

2022年青海杂多Ms5.9地震震源机制中心解及位移场和应变场特征分析

通过建立目标函数和Levenber-Marquardt迭代等数学方法求出杂多地震的多个震源机制解的中心解,并用Wells和Coppersmith的统计公式估算出断层面大小和滑动量,进一步计算出主震所产生的同震位移场及应变场。结果表明:(1)推断节面II(走向342.12°,倾角70.62°,滑动角是-175.99°)是本次地震的主断层面。(2)在水平位移场方面,震中东北物质向震中涌入,西北、东南物质向外涌出;在垂直位移场方面,震中东北部为沉降,东南部为隆升。综合分析认为,水平位移大于垂直位移,判断此次地震为走滑型。(3)体应变在震中东北侧呈现压缩,在震中西北、东南两侧呈现伸张,北向应变、东向应变、北东向应变在震中均呈现八花瓣样式分布。(4)体应变形态与面应变分布大体相同,表现在面应变继承体应变。本研究可为地震对周围的影响,地震发生原因提供分析依据。

埋入式支护桩变形和土体位移场数值分析

依托南京市欢乐广场B地块基坑工程,对施工风险大的“先浅后深”逆时序的近接基坑,采用PLAXIS有限元软件,对不同工况下的贯通式衔接段支护结构和衔接段周围土体的变形情况进行了数值模拟分析。贯通式衔接段的支护桩为埋入式,为了安全施工前需获得支护桩变形、周围土体位移场等关系贯通式衔接段支护结构安全性的参数,而数值模拟是获得上述参数的科学方法,并且能有效地评估设计的合理性,预判施工风险。

用云纹法获取面内静位移场的实验研究

本文采用４０线／ｍｍ的单线栅和正交栅分别获取面内静位移场：并在富里叶光学空间滤波系统中，用白光光源替代激光光源，对正交位移场实现ｕ、ｖ场的条纹分离；

单频散斑光栅膜研测面内位移场

本文报道了利用作者研制的一种新的光学元件——单频散斑光栅膜进行面内位移场测量的方法及原理。

不同围护结构变形模式对坑外深层土体位移场影响的对比分析

对某深基坑开挖全过程中围护桩的水平位移进行了实测,由于水平支撑提供的支撑刚度不同,不同位置处的围护桩可产生不同的水平位移分布模式,且最大水平位移值也存在明显差别。通过建立考虑土体小应变的有限元模型,针对4种典型围护结构变形模式引起的坑外深层土体位移场变化特点进行分析,结果表明:即使围护结构最大水平位移相同,由于侧移分布模式不同,基坑外地表和深层土体的竖向及水平位移场均可存在较大差别,从而可能对环境产生不同程度的影响。围护结构在内凸型和复合型模式下,坑外深层土体竖向变形可分为凹槽形沉降区、三角形过渡区和隆起区,而深层土体水平位移场可分为弓形变形区、变形过渡区以及悬臂形变形区;悬臂型模式下坑外深层土体竖向位移场只存在三角形变形区和隆起区,而水平位移场则全部呈悬臂形;踢脚型模式下的竖向位移和水平位移影响范围均为最大。在实际工程中除控制围护结构最大变形值外,尚应根据周围环境特点合理控制围护结构变形模式,并尽可能避免出现踢脚模式变形。

软土地区盾构掘进引起的深层位移场分布规律

在城市环境中,如何预测和控制盾构掘进引起的地层移动以保证地下既有构筑物的安全,是设计和施工亟待解决的技术问题。以上海某盾构隧道施工段为工程背景,应用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律。研究结果表明:盾构掘进对周围地层位移场的影响主要分为接近、穿越和远离测孔3个阶段。在盾构掘进接近和穿越阶段,隧道侧向土体以隆起、沿盾构掘进方向向前和向隧道外侧的位移为主;在远离阶段,侧向土体则发生沉降、向前和向隧道内的三维运动趋势。由于该工程隧道埋深大,隧道中心上方土体主要发生沉降和向前的位移趋势。根据数值计算所得隧道上方不同深度土层的横向沉降槽曲线,建立用于预测隧道上方深层土体沉降的修正Peck公式,计算结果与数值结果吻合较好。

隧道联络通道冻结位移场模型试验研究

上海市大连路越江隧道的联络通道是一个处在黄浦江底的长联络通道.通过基于相似理论的模拟试验,对此联络通道冻结的冻胀和融沉进行了研究,得到了有荷载情况下土的竖向冻胀和受模拟隧道衬砌约束下的水平冻胀的变化规律,为解决该工程中的冻胀融沉问题提供了保障,同时也对类似工程的施工起到了指导作用.实践表明,运用模拟试验解决大型复杂的地下工程中的施工问题是相当有效的.

盾构隧道叠交施工引起的土层位移场分布规律

考虑盾构隧道叠交施工之间的相互影响,应用边界单元法对相邻隧道开挖过程中的三种典型叠交位置关系,引起的地层位移场分布规律及相互影响进行分析。分析结果表明:单条隧道开挖引起的地表最大沉降值出现在隧道轴线的正上方,而两左右或上下相邻隧道开挖的地表及土层内部的最大沉降值则出现在两隧道的纵轴线之间,且偏向上方埋深较浅的隧道。隧道开挖引起的地层深层与浅层变形趋势是一致的,但在两隧道轴线上方深层土体的沉降要远比浅层土体大。叠交隧道的埋深及其相对空间位置关系对土层的位移场有较大的影响。

用多种数据构建2008年汶川特大地震同震位移场

本文主要以GPS、精密水准观测和卫星SAR遥感图像分析2008年汶川特大地震同震位移特征.GPS数据包括:(1)四川盆地和川西高原地区各类国家等级GPS网点复测;(2)沿破裂带国家天文大地网GPS复测.前者推算的同震位移测定精度优于2cm,后者6～8cm.SAR遥感资料包括:(1)ALOS卫星升轨相位干涉图像,精度优于8cm;(2)ALOS和ENVISAT卫星影像合成的三维位移图,精度优于0.5m.同震位移场显示,断层下盘(四川盆地)变形总体呈扇形集中指向震中,断层上盘(龙门山)变形总体上呈逆时针旋转态势,最大的实测水平位移5.5m.汶川、理县、茂县等地测站位移指向破裂带方向,而平武、青川等地测站逐渐转变为平行,乃至远离破裂带方向,与汶川地震逆冲兼走滑的破裂特征一致.断层上盘大幅隆升,下盘靠近断层的区域以下沉为主,远场表现为幅度很小的隆升,垂直升降区域间,有一条与龙泉山断裂带平行的升降过渡带,调节龙泉断层的应力状态.用实测变形场检验多个地震波破裂模型表明,近场(距离断层50km)模型形变准确度可达40～50cm,远场精度优于5cm.

西南天山地表三维位移场及断层位错模型

利用1992—2012年间西南天山GPS观测和2003—2009年EnviSAT卫星InSAR图像,构建西南天山与塔里木盆地间（喀什坳陷）震间变形的三维位移场,约束区域内滑脱断层运动模型.结果显示：位于喀什坳陷基底与沉积盖层间埋深为12～18km的主滑脱断层进入西南天山（迈丹—喀拉铁克断裂带以北）沿高角度断坡深入天山底部至23～33km,并北倾1°～2°延伸至天山内部,从完全闭锁到自由蠕滑,滑动速率9～10mm·a^-1.依据断层位错模型,1902年阿图什M8大地震可能从铁列克断层根部23km左右开始破裂,沿高角度断坡断层扩展25～30km的距离至科克塔木背斜南翼托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂.1902年阿图什地震可能导致阿图什背斜下方埋深2～12km的高角度断坡断层以2～3mm·a^-1速率持续蠕滑,蠕滑过程释放的应力等价于一次Mw6.7左右的中强地震,西南天山及喀什坳陷基底滑脱断层控制了西南天山及前陆地带的现今变形和地震活动.

两相饱和介质中的集中力点源位移场解与应用

通过两相饱和介质Ｂｉｏｔ方程变换，利用势场分解较好地解决了饱和两相介质中Ｐ１和Ｐ２波的耦合问题．再由Ｐｏｉｓｓｏｎ方程和Ｈｅｌｍｈｏｔｚ方程的特性，求解得到两相饱和介质在集中力点源作用下的位移场Ｇｒｅｅｎ函数，进而通过阶跃函数和Ｆｏｕｒｉｅｒ逆变换，求得两相介质在集中力．作用下的波场．由上述结果，根据扩容进水模型，合理地解释了孕震前各主要阶段在地震记录中垂直向振幅与振幅比统计值的变化．最后结合工作实例，利用两相介质波场理论求得由一般弹性介质理论不易求得的骨架固体力学参数．

双排桩隔离位移场防护邻近基坑高楼监测研究

邻近基坑的既有建筑物由于基坑开挖引起的土体位移作用而产生附加变形甚至造成严重损伤。双排桩作为一种刚度较大的隔离措施成为当前的研究热点。以北京某地铁深基坑邻近高层居民楼为实例,对双排桩的桩排距、冠梁连接、桩间土处理等关键设计参数进行了有针对性的优化。采用数值模拟计算和现场监测,对双排桩、桩后土体及高层建筑等组成的位移场进行了分析,并进一步总结了双排桩、桩后土体及高层建筑的变形规律。同时,通过双排桩与单排桩的变形对比分析,验证了双排桩对位移场的隔离效果明显,围护结构背后土体的水平位移由17 mm降低到8 mm,减少了53%。有效控制了既有建筑的损伤程度,居民楼的最终最大差异沉降为6.9 mm,角变量为0.33‰,确保了邻近基坑居民楼的使用安全。为后续类似工程提供了有益的参考。

井筒开挖下非线性冻结壁的应力场和位移场计算

基于冻土力学性能试验获得的冻土应力-应变关系曲线所确定的冻土本构方程,分析人工冻结壁在井筒开挖过程中的力学特性;利用解除应力的概念,考虑冻结壁为非线性材料,推导出冻结壁的应力场和位移场的计算公式.通过对实际工程的计算分析表明,该计算方法可应用于深井冻结壁的设计计算.

兰德斯地震断层面及其附近余震产生的位移场研究

根据兰德斯(Landers)地震断层面及其附近余震目录计算这些余震产生的位移场, 并与根据兰德斯地震破裂面滑动分布计算的主震产生的位移场进行对比. 结果表明, 断层面及其附近余震产生位移场的方向与主震大体一致, 余震破裂总体来看是继承性的. 余震产生的位移场达厘米量级, 足可以被GPS观测所捕获. 在利用地震震后随时间变化位移场研究地球粘性结构、地震震后滑动分布等地球物理问题时, 扣除余震产生的位移场可以最大限度地减小反演结果的不确定性, 得到符合实际的结果.

楔刀作用下含水平节理岩体的位移场特征及损伤演化试验研究

为了研究水平节理对盘形滚刀破岩机制的影响,对实际条件进行简化后,在改进的试验装置上进行楔形刀具作用下相似材料的贯入破坏试验。用CCD相机对试件表面的变形、破坏过程进行实时拍摄,并采用数字散斑相关方法对采集图像进行分析,获得试件表面的位移场分布特征。通过位移场方差的演化对节理试件刀具荷载下的破坏进行表述。在采用相机拍摄数字图像的同时,采用声发射测试系统对试件破坏过程中微破裂源进行二维平面定位,研究含水平节理试件在楔形刀具作用下微震裂源的形成机制和微破裂分区聚集成核的特点。

基于逆向工程技术的涡轮叶片型面精铸位移场测评

针对涡轮叶片型面精铸位移场测量评估问题,提出一种基于逆向工程的评测方法。通过三坐标测量机对实际铸件进行测量重构出型面,采用两步配准算法计算出测量模型与CAD模型的空间变换矩阵并将测量模型进行坐标变换,然后计算出测量模型各节点相对于CAD模型的法向偏移距离作为该节点的位移量并可用于后续模具的精确修正。该方法实现了对涡轮叶片型面精铸变形量的精确评测,为模具的精确修模提供了良好的技术支持。

探讨混凝土坝空间位移场的正反分析模型

本文应用场论和力学分析,提出了结合实测资料,建立坝体、坝基和库盘整体的空间位移场正反分析模型的方法,以及考虑因子相关与不相关两种情况时,提出了反演坝体、坝基和库盘分区分层与整体变形参数的方法.上述理论和方法已成功地应用于龙羊峡工程,解释了该坝蓄水以来运行中出现的变形疑点的成因.