平原地区市政排水工程沉井结构设计研究

对于平原地区市政排水工程,沉井结构通常应用在构筑物埋置地下较深、顶管工程中的临时工作井和接收井等。为了保证工程质量,需要对沉井结构进行科学设计。首先探讨平原地区市政排水工程中沉井的分类和使用范围,其次分析沉井结构设计要点和相关构造要求,最后围绕实例对沉井下沉关键参数进行计算分析,以期为类似市政排水工程沉井结构的方案制定提供参考。

颗粒破碎的三维离散元模拟研究

采用PFC等离散元方法研究岩土材料的颗粒破碎已经成为热点。采用考虑局部应力集中的点荷载破碎准则,利用阿波罗填充和膨胀法保证破碎前、后颗粒之间的种群平衡,并引入尺寸因子来表征不同粒径的颗粒强度。在此基础上,开展了石英砂、钙质砂和萨克拉门托河砂3种不同破碎难易程度材料的数值试验,并与室内试验结果进行对比。结果表明:建立的三维颗粒破碎模型能够很好地描述破碎难易程度不同的颗粒材料的压缩特性;考虑应力集中效应的点荷载破碎准则比基于平均应力Mohr-Coulomb理论的颗粒破碎准则更能真实地反应颗粒材料的破碎现象。同时,所建立的模型能够揭示破碎对颗粒材料各向异性消散和级配曲线演化的影响规律。

离散元中破碎自组织对颗粒破碎影响研究

从数学领域的阿波罗填充法入手,建立了4种破碎自组织,并借助线性膨胀法保证破碎前后质量守恒。在此基础上,开展了不同破碎自组织的数值试验,研究了破碎自组织对级配演化以及材料的宏细观力学特性等的影响。结果表明：颗粒级配曲线的分形维数和颗粒间的平均应力随破碎自组织中颗粒数目增多而下降,而相对破碎率B_r和材料的压缩性随自组织中颗粒数目增多而增大。加载过程中的法向接触和接触力玫瑰图表明,自组织中颗粒数目愈多,材料的各向异性程度愈低,颗粒法向接触数目愈多,而法向接触力愈小。另外,配位数及接触力的概率密度也与破碎自组织存在密切联系。

复杂渗流问题中层状结构的隐式表达方法

提出了基于渗流有限元方法的层状结构(如断层、帷幕及岩层等)隐式表达方法,该方法不依赖于建立实体有限元网格,仅采用空间几何的方法在计算程序中实现对某些部位渗透性的修改。该方法降低了复杂结构渗流分析问题中建立有限元建模的难度,有利于对层状结构的厚度或空间位置进行修改。通过数值计算对比分析,验证了该方法的正确性和计算精度的可靠性。