各向异性砂土渗流潜蚀流体动力学-离散元流固耦合分析

针对具有初始各向异性的间断级配砂土细粒潜蚀问题,引入可以考虑颗粒投影面积影响的Ganser拖曳力计算模型,实现非球形颗粒的计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)和离散元(discrete element method,简称DEM)的双相耦合。通过与单颗粒下沉试验的对比,验证了该数值方法在解决异形颗粒与流体相互作用时的适用性。在此基础上,生成具有不同沉积方向和不同细粒含量的初始各向异性试样,模拟向上渗流潜蚀试验,并在试验中监测细粒流失量、强弱力链组成以及颗粒组构变化等宏微观特性,研究不同充填状态下(欠填充和过填充)不同组构各向异性土体渗流潜蚀特征。之后,对受潜蚀前后的试样进行了排水三轴试验,探究渗流对土体强度弱化的影响。结果表明,过填充试样质量损失随着颗粒沉积角度的增大而增大,而欠填充试样质量损失随沉积角度先增大后减小;欠填充试样细粒损失主要来源于低连通性细颗粒,而对于过填充试样,潜蚀则会导致低连通性和高连通性细颗粒数量同时减小。此外,三轴试验表明,潜蚀致土体峰值强度发生显著弱化,且峰值强度随沉积角度的变化也会受到土体充填状态的影响。

考虑颗粒破碎效应的粒状材料本构研究:进展及发展

颗粒破碎会引起材料的压缩性变大及强度软化,因此颗粒破碎对粒状材料力学特性影响的研究非常重要。首先从试验研究方面着手,总结了颗粒破碎的描述方法、不同加载条件下(一维及等向压缩、三轴剪切、扭剪及单剪)应力应变的颗粒破碎效应;接着总结了考虑颗粒破碎效应的粒状材料力学本构模拟方法,即一维及等向压缩模型、三维剪切模型及基于离散元法的微观土力学模型。最后,通过大量试验结果分析并结合笔者近年来的研究成果,指出可破碎颗粒材料在应力应变过程中的颗粒级配变化可由修正相对破碎指数来表示,可通过塑性功来确定,且塑性功确定法的优越性还体现在循环加载下的累积破碎评价;然后再通过修正相对破碎指数,来确定临界状态线的位置,进而可通过当前状态与临界状态线的相对位置来评价颗粒破碎对颗粒材料力学特性的影响。所提出的以修正相对破碎指数为关键变量的本构方程可直接应用于考虑颗粒破碎效应的粒状材料静动力本构模型的开发。

软黏土蠕变特性试验研究:回顾与发展

大量的室内和现场试验表明软黏土存在长期变形难以收敛的问题,为了更深入地认识软黏土的蠕变特性,首先,从微观物理化学角度探讨蠕变机制;然后,深入分析一维应力条件下次固结系数的演变规律以及确定方法和三轴排水、不排水蠕变特性及黏土的长期抗剪强度、室内旁压试验和现场试验等复杂应力下的黏土蠕变特性等,并且讨论黏土蠕变特性与应变速率和应变松弛特性在一维和三轴条件下的关联性;最后,从黏土次固结特性与微观结构的相关性、如何准确描述次固结系数的非线性及蠕变过程中应力剪胀剪缩关系发展等三方面更深入地探讨软黏土蠕变特性。

一个能够模拟软土时效特性的简单弹黏塑性模型(英文)

基于Perzyna超应力理论与修正剑桥模型,建立了一个能够模拟软土时效特性的简单的弹黏塑性本构模型,提出了参数的实验室确定方法。以室内试验为基础,模拟了不同试验条件下软土的时效特性:应变速率对先期固结压力和不排水抗剪强度的影响;一维固结与次固结特征及竖向应力对次固结系数的影响;不同应力水平下的不排水蠕变特征;不同应变水平下的应力松弛特征。通过实验数据与数值模拟的比较,对模型进行了验证,发现上述本构模型能够较好地描述不同加载路径下的正常固结与微超固结土的时效特征。同时,通过对同一试样的多阶段加卸载三轴实验、现场压力仪实验及实验室压力仪实验的模拟,发现此模型可以较好地拟合实验过程中复杂应力路径下软土的时效特征。

模拟堤坝荷载作用下软土的速率效应特性(英文)

用基于Perzyna超应力理论与修正剑桥模型的简单的弹黏塑性本构模型,耦合比奥固结理论,来模拟堤坝荷载作用下的软土的速率效应特性。以土工织布加固的堤坝为实例,提出从最初几个加载阶段下的沉降数据来确定黏性参数的反分析法。根据反分析的参数值来模拟,同实测值予以比较,并同文献中使用其他四个不同本构模型的模拟结果进行比较,比较研究表明:本文建议的模型具有优越性。特别研究了土工织布加固对堤坝下软土的滞后变形和稳定性的影响。良好的模拟结果反应了所提出的反分析法的可用性,同时展示了所使用的弹黏塑性本构模型在岩土工程中的实用性:弥补了修正剑桥模型不能模拟速率效应特性的缺点;跟其他黏塑性本构模型比较,本模型参数确定方法简单,模拟结果准确。

天然软黏土的弹黏塑性本构模型:进展及发展

天然软黏土由于土结构的存在表现出比较复杂的力学特性:应力应变关系的时效特征;固有各向异性和诱发各向异性;土颗粒间的胶结和大孔隙结构在变形过程中的破坏。基于上述某些试验现象,学者们提出了很多一维和三维的弹黏塑性本构模型。为了弥补现有模型对软黏土力学特征的描述考虑不足,作者在弹黏塑性力学理论的框架下,由浅入深地建立了一系列的天然软黏土的本构模型:①在非结构性土的一维压缩试验基础上建立一维弹黏塑性本构模型;②在非结构性土的三轴试验基础上扩展一维模型到三维弹黏塑性本构模型;③在结构性土的一维压缩试验基础上扩展一维非结构性土模型到一维结构性土模型;④结合前面的模型和结构性土的三轴试验现象提出三维结构性软黏土的弹黏塑性本构模型。所有模型均得以验证。三维结构性土模型需要的试验成本同修正剑桥模型,且所有参数的确定都非常直接。

寰枢椎椎弓根螺钉治疗寰枢椎不稳的临床疗效和手术策略

目的探讨运用寰枢椎椎弓根螺钉治疗创伤性寰枢椎不稳的临床效果和手术策略。方法 2007年～2010年中运用寰枢椎椎弓根螺钉治疗创伤性寰枢椎不稳15例,观察术后近期疗效、植骨融合及并发症。结果 14例患者均顺利完成手术,1例患者由于置钉困难改行寰枢椎后方植骨融合术。寰椎置钉28枚,未发现神经损伤。枢椎置钉28枚,未出现椎动脉损伤。术后渗血1例,颈部肿胀3例,无神经症状加重,无切口感染和脑脊液漏,随访3个月～3年,平均1.8年,所有病例均成功寰枢椎融合,颈椎序列和生理曲度良好,无明显丢失,未见内固定松动或断裂。随访时,脊髓功能Frankel分级评分3例D级均恢复到E级。结论寰枢椎椎弓根螺钉内固定技术治疗创伤性寰枢失稳的可操作性、力学稳定性及融合率均取得满意效果,虽然操作上技术要求较高,并有损伤C2神经根、寰枢椎间静脉丛及椎动脉的可能性,但仍不失为一种疗效可靠的方法,可以在有条件的基层医院开展。

土体微观力学解析模型:进展及发展

基于土体的微观结构分析基础上而建立的本构模型,不仅可以反映土体的应力-应变关系,而且可以揭示土体变形和强度发展的微观机理。为此,总结了当前考虑土体微观结构的力学本构模拟方法,并分为三大类别:①考虑微观分布特征的宏观模型;②基于非连续数值计算法的微观土力学模型;③取代表性体积在微观颗粒接触面方向上进行积分的解析模型。文中分析总结了不同方法之间的优缺点,并指出就目前阶段而言,微观力学解析方法不仅可以很好地考虑土的微观结构及其变化,还可以比较容易地应用于工程实践。为此,结合笔者及其合作伙伴近年来在砂土及黏土静、动力本构模拟上的研究成果,重点介绍了这种解析模型的框架以及能取得的模拟效果。最后,展示了微观力学模型在黏土流变特性及粗细颗粒混合土力学特性模拟上的最新扩展。

网络多媒体环境下的外语课堂焦虑成因及教学启示

20世纪70年代以来,随着二语习得及外语教学研究的重点从教学方法的研究转向学习过程的研究,对学习者的个人情感因素中关键变量之一的外语课堂焦虑的研究也越来越受到研究者们的重视。外语课堂焦虑作为一种情感过滤因素,极大地影响着英语学习。为此,首先对外语课堂焦虑研究进行了回顾,继而分析了网络多媒体环境下外语课堂焦虑的来源,最后提出从改革教学评价体系、转变教师角色、培养元认知策略、利用网络多媒体创设教学情境等方面来减轻和控制网络多媒体环境下的外语课堂焦虑,从而促进网络多媒体环境下的外语课堂学习成效。

国内近年来练习频次研究综述

练习频次在二语习得中的作用是近年来的研究焦点。频次研究不仅具有深刻的理论意义,而且对外语教学有重要的实践意义。首先介绍了频次理论的发展,然后回顾了国内近年来该领域的实证研究成果,最后分析了相关研究的不足并提出了建议,以期为当前练习频次研究和课堂教学提供参考和借鉴。

网络信息技术与大学英语写作教学的整合研究

外语教学的费时低效一直是人们长期讨论的问题,同时也是当前大学英语教学改革试图解决的一个问题,作为语言技能中重要构成的写作教学也面临同样的状况。教学改革要求教学理念实现从行为主义到建构主义、人本主义的转变,现代网络与多媒体技术为实现这种转变提供了技术支持。基于英语写作教学的研究成果,结合实际教学情况,以新视野学习系统为平台,设计了网络信息技术与大学英语写作教学整合的模式,以期探索提高非英语专业大学生写作能力的途径。

基于多媒体网络教学的大学英语学习者评价模式研究

以多媒体网络教学相关理论和原则为支撑,结合其教学模式的主要特点,尝试提出基于多媒体网络教学的大学英语学习者评价模式,从而为大学英语教学评价改革提供新的思路。

静态、动态的英汉对比与翻译

静态与动态是英汉对比中的一个重要论题。一般认为英语呈静态,汉语呈动态,本文结合语言和翻译两方面,对英语呈静态,汉语呈动态这一现象进行了对比分析。

对预科学生英语词汇教学的思考

词汇在英语教学中占重要地位。为提高预科学生掌握词汇的能力,作者就如何对预科学生进行词汇教学,在英语教学中提高他们的相应能力进行了探讨。

一项关于大学生外语课堂焦虑来源的调查

随着语言教学的重点转到以学习者为中心,情感因素逐渐受到外语教学研究者的重视。情感因素是导致外语学习差异的重要因素之一,而在众多情感因素当中,焦虑无疑是阻碍语言习得最普遍的情感障碍。在前人研究的基础上,本文采用质的研究方法对外语课堂焦虑的来源进行了调查,并提出了缓解外语课堂焦虑的对策,旨在帮助学习者减轻焦虑,从而提高课堂学习效率。

频次效应及其对外语教学的启示

语言学家Ellis(2002)曾指出,频次是语言学习的根本性因素,在语言习得理论中占有不可替代的重要地位。然而,频次作用于二语习得却是一个值得争论的问题。近年来,关于频次效应的研究备受关注,其在不同领域的研究也得到了不同程度的进展。本文分析了频次效应的概念及其相关理论,并进一步就如何通过频次效应提高外语教学效果提出了几点建议,希望能对我国外语教学改革起到启迪作用。

土的基本特性及本构关系与强度理论

土的基本特性及本构关系与强度理论是土力学及岩土工程学科的重要理论基础之一。本文针对饱和黏土、砂土及堆石料等粗粒土,总结了这三类土在基本力学特性及本构强度理论方面的研究现状和发展趋势。饱和黏土部分主要包括压缩特性、剪切特性—临界状态及剪胀/剪缩、结构性及其破坏、中主应力影响、各向异性及主应力偏转效应、不排水抗剪强度、流变特性、微观力学解析模型等;砂土部分包括临界状态概念与剪胀性、砂土各向异性、应变局部化等;堆石料等粗粒土部分则以颗粒破碎对堆石料等粗粒土的力学性质的影响为主线,重点介绍了颗粒破碎的度量方法、颗粒破碎对剪胀性、临界状态线的影响以及相应的本构模型、宏观-微观的力学分析方法。

软黏土加载速率效应特性试验研究:进展与趋势

大量的室内和现场试验都表明,软黏土的强度与变形速率相关。为了更深入地认识软黏土的加载速率效应特性,首先分析了一维应力条件下先期固结压力和三轴应力条件下不排水抗剪强度的加载速率效应及应力-应变关系的归一化,探讨了一维和三轴条件下的5个速率方程(2个指数形式和3个对数形式)在拟合黏土先期固结压力和不排水强度加载速率效应上的适用性;使用5个速率方程估计了一维和三轴条件下的加载速率参数,以及拟合了加载速率参数与液塑限的关系,并且分析了复杂应力(十字板剪切和旁压条件)下的非理想土单元体的黏土加载速率效应特性等;讨论了黏土加载速率效应特性在一维和三维、压缩与伸长、不同超固结比(OCR)条件下的统一性;最后,从香港黏土压缩与伸长和不同OCR条件下的剪缩、剪胀特性方面更深入地探讨了软黏土加载速率效应特性,并讨论了典型的剪缩、剪胀方程在黏土的力学特性模拟中的有效性。结果表明,为更好地描述黏土的应力剪胀特性,现有典型的剪胀关系需要更一步改进。

隧道渗流侵蚀的颗粒流模拟

建造在砂土环境中的盾构隧道渗漏水会将砂土颗粒带入隧道内部,导致隧道周围砂土流失,引起隧道的不均匀变形与沉降。建立了隧道–土体离散元计算模型,模拟隧道不同部位发生局部渗流侵蚀时隧道中心位移、隧道表面土压力分布及地表沉降的变化。结果表明,隧道中心位移、地表沉降量均与颗粒流失比例呈线性增加关系;受颗粒流失及流失缝周围形成的颗粒力拱影响,隧道表面土压力重分布,会使流失缝宽度进一步扩大而加剧渗流侵蚀进程,且渗流侵蚀发生于隧道底部产生的影响大于渗流侵蚀发生于隧道腰部与顶部。

砂土中螺纹桩承载特性的模型试验研究

通过室内模型试验,研究砂土中螺纹桩的竖向承载特性,比较分析螺纹桩与普通直桩承载性能的差异以及螺距对螺纹桩承载力的影响。静载荷试验后进行一系列土工试验,研究桩周土的物理力学性质。试验结果表明,在相同条件下螺纹桩的极限承载力约是普通直桩极限承载能力的1～4倍,极限状态下的平均桩侧阻力是普通直桩的3~4倍;在一定范围内,随着螺距的减小,螺纹桩的桩侧阻力可以得到有效的发挥,极限承载能力和控制沉降的能力逐渐增强。