上海地面沉降地下水渗流场与地层应力场分析

为有效控制上海地面沉降发展,利用地下水位与地层变形的实测资料,分析了地下水渗流场与应力场的变化特征及其制约机制。结果表明:地面沉降与地下水渗流场、第四纪地层的应力场关系密切;开发利用地下水资源以及工程建设活动,是渗流场与应力场发生变化的重要影响因素;地层空间分布的不均一也使渗流场和应力场发生突变并呈现非线性;深部含水层集中开采导致的地下水位持续下降以及浅部含水层的工程降水和建筑荷载,是上海地面沉降防治面临的新问题。该研究有助于上海地面沉降系统调控对策的制定与防治技术措施的实施。

承压含水层地下水开采流固耦合渗流数学模型

以饱和多孔介质流固耦合渗流数学模型为基础,推导建立了适合描述承压含水层地下水开采过程渗流与地面沉降耦合的二维数学模型。并给出了一承压含水层定产量开采的数值算例,计算得出了渗流场的分布特征和中心位置地面沉降量的变化规律,探讨了流固耦合效应。结果表明,考虑耦合效应与否对于计算结果影响较大,本文模型更能反映流固耦合渗流的物理实质。随着时间增长孔隙压力减小,孔隙压力消散的程度越来越快;含水层内部的流固耦合作用较强,而其边界处因受边界条件约束,耦合效应表现则不够明显。中心沉降量随时间增长而迅速增大,且很快趋于稳定,固结沉降速度之快,说明流固耦合效应影响之大。这对于进一步深入认识因地下水开采而诱发的地面沉降机理及制定相应的防治措施都有重要的理论意义和指导作用。

二维有限饱和多孔介质流动变形耦合数值模拟

针对二维饱和多孔介质流固耦合渗流数学模型,编制全隐式有限差分计算程序,并以二维有限区域饱和软土层地面沉降变形问题为例,探讨上下表面及加载区域边界透水性的影响.选取4种不同边界条件组合,就均布恒载和周期载荷两种情形分别进行计算分析.结果表明:不论是均布恒载还是周期载荷,其最终沉降量与载荷及土体本身性质有关,与边界条件无关,但不同的边界条件所对应的沉降过程各不相同;随边界透水性逐渐变差,超静水压消散效应减弱,拖拽效应增强;周期载荷的频率不影响变形幅值,但影响孔隙水压力的变化幅值,周期载荷的频率越高,孔隙水压力的幅值越大.

桥式盾构法顶进技术在峰福线下穿立交桥施工的应用

在铁路既有线道岔咽喉区下穿立交桥工程施工中用常规的扣轨、施工便梁架空线路顶进施工等方法存在较多困难与问题,亟待需要新技术和新方法的应用。文章重点介绍桥式盾构法顶进技术在峰福线K154+688建阳站福州端道岔咽喉区下穿立交桥工程的应用。采用这一新兴施工顶进技术进行施工,顶推技术复杂,科技含量高。施工结果表明,为确保铁路行车安全,尤其是道岔区顶进施工安全,掘进支护、线路方向、水平的控制、既有通信、信号及电力管线保护等是工程项目施工重点控制事项。

饱和土体一维固结理论的修正——饱和多孔介质流固耦合渗流模型之应用

针对饱和土体一维固结沉降问题,以饱和多孔介质流固耦合渗流模型为基础,推导给出一个新的固结方程.然后与经典固结理论进行了定性的对比分析,并对某软土地基沉降工程实例进行了定量计算和阐述.研究结果表明,经典固结方程可认为是所提出的固结方程的简化和近似,后者更能反映固结过程土体的真实性状,其结果与前者比较更加接近于实际.

二维有限区域饱和软土Biot固结的数值模拟

针对二维有限矩形区域饱和软土固结问题,选取四种不同边界条件组合,利用数值模拟方法研究了在上表面剪切载荷作用下土体沉降变形的特征和规律。结果表明:在剪切载荷单独作用下,土体位移以水平位移为主,同时竖向位移也客观存在。这反映了土体固结过程中流固耦合的物理现象。土层最终变形量(沉降和水平位移)由剪切载荷与土体物性决定,与边界透水性无关;边界条件对土体的变形模式有着决定性影响。剪切载荷作用、法向载荷作用及二者联合作用的计算结果对比表明:虽然软土Biot固结是复杂的流固耦合过程,但在这个过程中载荷叠加原理依然成立。

新型人工挖孔桩自动升降装置在高速铁路上的应用

简述了传统人工挖孔桩施工工艺存在的诸多弊端,介绍新型人工挖孔桩自动升降装置的研发背景和其使用方法,并归纳了其多项新特点。结合工程项目,具体介绍新型人工挖孔桩自动升降装置在高速铁路路基支挡工程中的应用及价值,并且就新型人工挖孔桩自动升降装置的先进性、可行性和可推广性进行了探讨、总结。

基于ABAQUS及疲劳试验的烧结股骨柄设计研究

目的确保精锻Ti-6Al-4V钛合金烧结股骨柄柄体能达到植入后支撑人体体重及运动循环载荷的要求。方法通过对Worst Case下的烧结股骨柄进行数值模拟,设计3种烧结涂层区域不同(不同的应力规避区)的股骨柄,并对其分别进行疲劳试验。结果通过数值模拟,Worst Case下的烧结股骨柄的最大主应力为432.8 MPa;方案一中股骨柄外侧烧结涂层至股骨柄肩部的距离为47 mm(规避处的应力值为309.493 MPa),疲劳试验结果为6组全部断裂,循环载荷次数均为2.3×10^6次上下;方案二中股骨柄外侧烧结涂层至股骨柄肩部的距离为44 mm(规避处的应力值为277.673 MPa),疲劳试验结果为2组断裂,循环载荷次数均为4.1×10^6次上下,其余4组通过5×10^6次循环试验;方案三中股骨柄外侧烧结涂层至股骨柄肩部的距离为41 mm(规避处的应力值为240.755 MPa),6组均通过5×106次循环试验,股骨球头垂直偏移量最大的一组的偏移值为1.55 mm。结论方案三的精锻Ti-6Al-4V钛合金烧结股骨柄在植入后能达到支撑人体体重和运动时循环载荷的要求。