基于Cauchy积分解法与遗传算法的随机位移反分析研究

针对位移反分析的正算计算量大和全局最优解遗失问题,提出正算过程采用平面弹性复变方法中的Cauchy积分解法,优化方法选用遗传算法的随机位移反分析方法,并研究了位移观测噪声对识别结果的影响规律。实例应用表明,所提出的方法从根本解决了采用优化技术进行位移反分析的求解效率问题,具有较好的容错性能和全局搜索性能,且能够反映地应力场和实际岩体的不确定性。

粘弹性圆形巷道支护结构上的荷载及其围岩应力的解析解

叙述了采用积分算子解法时弹性解与粘弹性解之间的对应关系;具体求算出H-K体的蠕变核与松弛核;借助带有弹性支护的粘弹性围岩应力解析解,计算分析了支护结构上荷载以及围岩应力的分布形式与变化规律,对围岩的应力调整有了更深一步的认识,以便更好地为衬砌设计服务。

平面弹性位移反演灵敏度分析及随机位移反分析

提出正算过程采用平面弹性复变方法中的Cauchy积分解法,优化方法选用遗传算法的随机位移正反分析方法。分析了目标函数对待反演参数的灵敏度,研究了位移观测噪声对识别结果的影响规律。结果表明该方法从根本解决了采用优化技术进行位移反分析的求解效率问题;能够反映地应力场和实际岩体的不确定性;能够反映位移观测噪声对反演结果产生的影响,具有较好的容错性能和全局搜索性能。

遗传积分型本构方程的两种推演方法及比较

积分算子解法是求解粘弹性问题的一种重要的解析方法,推演材料的积分型本构方程是此种求解方法的重要步骤。文章分别采用由微分型本构方程直接求解的方法与依据蠕变核与松弛核的关系求解的方法推演了H-K体的以ε(t)表示σ(t)的遗传积分方程,结果表明第一种方法适用于具有给定微分型本构关系的模型,第二种方法适用于由蠕变试验得到蠕变方程的情形,并且具有普遍适用性。

一种岩体工程黏性流动变形预测的新方法

为了对岩体工程的黏性流动变形进行预测,依据弹性问题位移分量的古萨(Goursat)表达式和弹-黏弹性比拟原理推导相对位移矢量增量公式,并建立变形预报模型,给出变形预报的方法步骤。该方法不是直接求出真实的时间、介质物性参数以及边界条件的值,而是求出一组组合值,通过相对位移矢量增量公式进行预测。无需复杂的应力边界和位移边界条件,能够考虑岩体介质的本构特征,实现长期的两维变形预报。然后将其应用到具有黏弹性解析解的边坡算例中,结果表明:短期预报的精度较高,误差小于10%,长期预报时误差约为23%。最后,结合边坡开挖讨论这一方法的工程适用性,为岩体工程黏性流动的长期两维变形预报提供理论基础和实用方法。

岩体工程黏性流动变形预测的无边界条件方法研究

依据岩体工程开挖后监测到的变形数据分析变形演化规律,预测其发展趋势,已成为设计施工的基本任务之一。依据Goursat弹性位移表达式和弹性-黏弹性比拟原理推导了岩体工程黏弹性问题的相对位移矢量增量公式。进而推导了黏性流动变形预测的模型,并给出了变形预报的方法步骤。工程应用表明:该方法可以考虑岩体的本构特征这一先验信息,实现两维的长期变形预报;预报精度较高。该预测模型对观测数据没有等时性要求,需要的数据量大小亦能为岩土工程所满足。

岩石非定常蠕变模型辨识

在页岩蠕变试验数据基础上,分析岩石黏弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律。通过反分析方法建立一维情况下非定常黏弹性模型的蠕变方程,通过应变的理论计算结果与试验结果的对比发现,不考虑参数的时间相关性将引起较大的误差,而考虑参数的时间相关性的非定常黏弹性模型比定常黏弹性模型可更为准确地反映岩石的黏弹性变形性能。在软岩巷道二维非定常蠕变模型辨识的工程实例中,事先假定围岩为黏弹性和黏弹塑性两种不同力学模型,并分别考虑参数为定常和非定常两种情形,在已知现场量测位移条件下,利用位移反分析并根据一定的准则函数求其不同模型中的参数及相应的准则函数值,由各个模型相应的准则函数值大小,判定最佳模型。在假定的一组模型里,发现非定常黏弹塑性模型为最佳模型。

岩石力学中两个基本问题的探讨

提出了岩石(体)力学中“岩体中的残余应力”和“体现开挖卸载特点的岩石力学理论亟待建立” 两个不容忽视的基本问题。分析了残余应力形成的主要原因和机理,并给出了几个简单实例。用一个简单的例子论述了以往岩体开挖力学按“加载”过程计算“卸载”问题理论上的缺陷,以往没有考虑初应力对计算结果的影响,按现有的计算理论所计算的开挖位移偏小。岩石的弹性模量越小,且所经受的原始地应力越大,计算误差越大。

两种基坑支护形式的监测比较分析

结合上海市某基坑工程的监测数据对水泥土搅拌桩重力式挡土墙和复合土钉墙这两种支护形式的水平位移和沉降做了比较分析。分析结果表明:两种支护都具有时间、空间效应;在土体卸载后,重力式挡土墙水平位移量大但是稳定快,复合土钉墙的位移持续增加,稳定较慢。

基础隔震结构屋面突出物的水平地震作用研究

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《叠层橡胶支座隔震技术规程》(CECS126:2001),在理论分析基础上,得到采用等效侧力法时屋面突出物水平地震作用修正系数βn的表达式。指出βn的控制因素为突出物与主体结构的质量比α和突出物和隔震层间刚度比β。并仿照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002),得到基础隔震结构屋面突出物水平地震作用修正系数βn的实用表格。同时基于有限元理论的振型分解反应谱法建立模型计算,给出了修正系数。通过算例分析,可知结果可供工程中使用。

基坑开挖变形稳定颗粒流数值模拟研究

为了分析基坑开挖对周围环境的影响,基于颗粒流数值模拟方法,利用边界伺服法构建理想颗粒体系,利用线性接触黏结模型标定岩土体的细观力学参数。结果表明:基坑开挖后距离基坑壁60~70m地表变形约5mm;60~70m远处的管道相对变形量不超过3 mm,不会引起管线不均匀沉降而破坏;桩墙失效基坑周围的素填土以及淤泥质黏土将会向基坑滑塌,其滑塌范围从基坑内壁向外约影响10m,约为基坑开挖深度的2~3倍范围。

珠海横琴软土工程性质与埋深相关性研究

[目的]为研究珠江口西岸广泛分布软土的工程性质,指导区域性工程建设。[方法]以珠海市横琴新区某建设项目的岩土工程勘察数据为基础,借助现代数理统计手段分析其物理力学性质参数,研究该区软土工程特性及参数相关性。[结果]结果表明:横琴新区软土具有高含水率、高孔隙比、流塑状态、高压缩性、低强度值、欠固结性等典型的软土特征;其天然含水率随埋深增加而减少,塑性指数随埋深增大而增大,软土接触性状随深度增大变得更好;由直接快剪试验得到的抗剪强度指标随埋深增大而增大,而由固结快剪试验与三轴固结不排水抗剪强度(CU)试验得到的抗剪强度指标没有呈现出规律性;抗剪强度呈现出较好的规律性,随埋深增大而增大。[结论]该区软土深厚,物理力学性质与工程特性随深度规律地变化,其中埋深18～27 m之间的软土性状在水平方向上变化较大,建议对该区软土勘察时,宜根据工程设计特点必要时细分土层。

基于颗粒流方法的滑坡机理数值分析

基于太平岭核电厂烟墩岭边坡,在分析现场局部滑坡基础上,采用刚体极限平衡法和反分析法确定降雨工况下的强度折减系数和岩土体强度参数.借助颗粒流数值模拟方法建立烟墩岭边坡细观数值模型,通过强度折减算法估算边坡安全系数,分析了烟墩岭边坡降雨工况下的变形破坏模式.研究结果表明:烟墩岭边坡以表层粉质黏土与强风化层内的圆弧形滑动为主,坡脚临空与降雨是造成现场局部滑坡的主要原因;自然工况下,局部滑面安全系数为1.20,降雨后安全系数降为1.00;滑坡发生时,微裂隙首先出现在坡脚位置,然后沿强风化岩层倾向向上发展,最终,在坡脚位置形成40~50 m的滑坡堆积体,不会对厂房产生直接影响.

细观特征对混凝土力学特性影响试验研究

混凝土材料组分极为复杂,力学性质与其内部细观结构密切相关.为了研究不同细观特征对混凝土力学特性的影响,采用常规三轴压缩试验,对9组27个混凝土试样进行常规三轴压缩试验,对比了胶凝材料类型、骨料种类、骨料含量三种决定细观特征的因素对混凝土力学特性及变形破坏的影响.研究结果表明,水泥胶凝材料的胶结力远强于石膏的胶结力,P.O32.5水泥的胶结力低于P.O42.5水泥;不同类型粗骨料产生不同的混凝土强度,碎石骨料由于其棱角分明,胶结较好,故碎石混凝土拥有较高的强度.同时混凝土强度随粗骨料含量的增加而增加;研究结论可为深入探索混凝土的力学性质提供依据.

500kV鹏深线杆塔基础边坡稳定性综合评估研究

输电线路杆塔基础边坡众多,如何对不同危险程度的塔基边坡进行分类,并采取对应的运维策略成了关注的重点。文章以500kV鹏深线为例,通过杆塔倾斜监测、工程地质调查、地基承载力复核、稳定性计算四个方面对杆塔基础边坡进行稳定性综合评估。根据评估结果把杆塔基础边坡危险程度分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级,其中Ⅰ级危险程度最高,Ⅳ级危险程度最低,并且根据不同的危险等级提出相应的运维策略。对于需要采取治理措施的塔基,需要提出简要治理方案和预估费用,为其他线路杆塔稳定性的综合评估提供了很好的借鉴意义。