多频段循环荷载下海洋黏土动力特性试验研究

为探究海洋土的动力特性及动力影响因素,采取原状黄海海洋黏土,利用GCTS动三轴试验系统开展室内试验研究,探讨偏应力水平、动应力幅值和动荷载频率对海洋土动应力应变关系和动孔压的影响规律,分析动剪切模量和阻尼比的变化特征。试验结果表明:海洋黏土的动应变随偏应力水平提高和动应力幅值增大而增大,且具有显著的频率效应,低频段动荷载(0.02~0.1 Hz)引起的动应变累积量高于高频段动荷载(1~10 Hz)的应变累积量;在低频段动荷载作用下,土样内超静动孔压显著上升,而在高频段下,动孔压的累积变化量很小;土样的动剪切模量对动荷载的频率反应不十分明显,仅在低频段,动剪切模量会随动荷载频率的提高略有下降,但是会随动应力幅值增加而显著提高,随偏应力水平提高而显著下降;土样的阻尼比对动荷载频率也很敏感,在低频段,阻尼比随频率的增大而降低,在0.1 Hz时的阻尼比最低;在高频段,土样的阻尼比随动荷载频率增加明显提高,提高幅度可达到1倍以上;阻尼比会随动应力幅值增长而略有减小,随偏应力水平提高而略有增加。

淤泥改性土力学强度研究

道路工程中淤泥资源化利用是目前存在的技术难题,为此将淤泥改性成路基填料,以SM-C型改性剂对淤泥改性土的性能影响为研究主体,进行击实试验、无侧限抗压强度试验和CBR试验分析淤泥改性土力学性能的演变规律,进行干湿循环试验研究改性土抵抗水损坏的能力,进行微观试验研究淤泥改性土的改性机理。研究成果如下:①随改性剂掺量增加,改性土最佳含水率提高,最大干密度下降。②添加改性剂能显著提升淤泥改性土的无侧限抗压强度、CBR值,8%掺量的淤泥改性土可满足各等级道路路基填料CBR值要求。③随改性剂掺量的增加,淤泥改性土水稳性能提升明显。④微观试验结果表明,改性剂拌合淤泥发生水化反应,生成的碳酸钙及水化硅酸钙等水化产物填充在颗粒孔隙间,使土颗粒粒径增加,土体力学强度得到提升。

引大济湟西干渠田间工程水土流失及水土保持评价

引大济湟西干渠田间工程17#、19#支渠项目区水土流失主要以水力侵蚀为主。根据不同占地类型、坡度、林草覆盖率选取不同的侵蚀模数,经加权平均计算后项目区土壤侵蚀模数背景值为1944 t/(km^(2)·a),容许土壤流失量为1000 t/(km^(2)·a)。通过工程措施、植物措施与临时措施的合理布局,对工程区进行分区防治,并结合主体工程已设计具有水土保持功能的措施,补充管道工程区、蓄水工程区、施工生产生活区、交通道路区的工程、植物和临时水土保持措施,形成了一个较为完整的水土流失防治措施体系,最大限度地减少了水土流失,为工程施工进度与时序安排、土石方调配和下阶段工程项目监理监测等提供依据。

灌区弃渣场设计及稳定性分析研究:以潞江灌区工程为例

弃渣场稳定运行在水利工程施工过程中至关重要。高速公路、水利水电枢纽、灌区等生产建设项目,在建设过程中大量开挖的岩土体在工程回填中往往存在较大的冗余,这将导致在工程建设时通常会产生大量废弃无用渣土,弃渣场中堆积的工程弃渣结构松散,极易因环境因素或自重因素等发生滑动失稳,可能引发严重地质灾害。结合灌区工程特点,对弃渣场设计考量因素及弃渣堆积体稳定性分析进行研究,通过摩根斯顿-普赖斯法,对潞江灌区工程涉及弃渣场的边坡稳定和挡渣墙的抗滑、抗倾覆及地基承载力稳定安全系数进行计算,以保证弃渣场在工程建设中的稳定安全,服务于潞江灌区工程水土保持工作,为同类工程弃渣场的规划设计及施工维护提供经验对比和设计参考。

基于多源异构空间数据的堰塞湖三维动态虚拟仿真平台构建

堰塞湖溃决后通常需要在短时间内对其带来的洪水灾害进行精细化仿真模拟以辅助应急抢险工作,针对传统堰塞湖信息化平台无法实现多部门数据统一管理、数据实时更新等问题,首先总结用于堰塞湖三维建模的多源异构空间数据类型,再确定模型几何数据结构、进行模型尺度划分等,提出堰塞湖多尺度三维数据模型设计方法,针对大区域尺度和局部区域尺度提出堰塞湖三维静态模型构建方法,基于此提出堰塞湖三维动态虚拟仿真方法并对大区域河流演进过程以及堰塞体形成过程和开挖过程进行模拟。最后根据上述方法构建堰塞湖三维动态虚拟仿真平台,以白格堰塞湖为例,验证了平台构建方法具有合理性和可行性。

MICP固化粉煤灰的强度效应与机制分析

粉煤灰具有颗粒细、相对质量密度小、孔隙比大的特点,为了实现粉煤灰的有效利用和粉尘污染控制,应用微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)方法,考虑自然蒸发和湿缸养护两种条件,研究了微生物反应机理、强化特性及影响因素。结果表明:①微生物在粉煤灰中产生的碳酸钙为方解石,含量从7%最大增加到15.3%;②MICP湿缸固化条件下,无侧限抗压强度最大提高6.55倍,达97.63 kPa;③固化强度随营养物浓度的增加表现为先增大后降低,保湿缸和自然蒸发条件下的最佳营养浓度分别为0.5 mol/L和1.0 mol/L;④微生物固化粉煤灰可以减少内部水分损失,保水效果明显,还具有良好的抑尘应用前景。

基于反应谱法的胶凝砂砾石坝地震反应有限元分析

为了评价云南省内某胶凝砂砾石坝的抗震安全性,采用反应谱法对大坝开展地震动力反应计算,获得大坝动位移、加速度和动应力分布规律。计算表明:大坝在Ⅷ度地震作用下,动位移和加速度反应分布符合一般规律,其中三向动位移极值分别为0.41 cm、0.15 cm和0.14 cm,三向加速度极值分别为9.18 m/s^(2)、6.02 m/s^(2)和4.47 m/s^(2)。静动叠加后,大坝顺河向、竖向和坝轴向拉应力极值分别为0.75 MPa、2.00 MPa和0.58 MPa,顺河向、竖向和坝轴向压应力极值分别为-2.53 MPa、-1.65 MPa和-2.79 MPa,拉应力和压应力极值均小于相应筑坝材料的抗拉和抗压强度。总体上,大坝地震反应规律性好,抗震安全高,地震作用下坝体不会出现动力破坏问题。

高填方土石混合料的工程特性分析

广泛应用于高填方工程中的土石混合料,具有显著的非均质、非连续特征,工程特性不仅取决于土和石本身的力学性质,也与土石相对比例、粒组组成等因素相关。以国内典型机场高填方工程为研究背景,收集整理了万州、巴州、攀枝花、承德、龙洞堡、三明、康定、重庆等8座机场71个料区的填筑料的145条颗分曲线,系统开展了高填方典型土石混合料的尺度特征、级配特征及强度等工程特性分析,为土石混合料在高填筑体中的进一步应用积累研究经验。结果表明,山区机场高填方最大填筑高度在20~60 m之间;高填方挖填量多在1.5×10^(7)~3×10^(7)m^(3)之间,岩性类土石混合料是目前机场高填方工程填料的主体,粒径分布范围多在600~0.25 mm之间,尤以200~60 mm的粗颗粒含量最多。填筑料颗粒粒度普遍变化大,最大粒径甚至达到1000 mm;不均匀系数Cu变化范围很大,介于4.17~220之间;除巴中机场外,其余机场高填方土石混合料的最大粒径均超过60 mm。填料内摩擦角和黏聚力主要受土颗粒粒径、密度和颗粒排列形状控制,形成土体骨架结构的粒径越大,骨架结构的土颗粒密实度越高,形成骨架结构的土颗粒越不光滑,强度也越高。

筑坝料变形模量尺寸效应及其外推模型研究

【目的】随着筑坝工程向高坝、大库的发展,筑坝料也向大粒径发展,但配合开展的室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展,因而引发了尺寸效应问题。针对堆石坝筑坝料变形模量尺寸效应问题,建立一个根据缩尺筑坝料室内试验值推求原型筑坝料工程实际值的变形模量外推模型。【方法】通过不同径径比下的一系列压缩试验,研究变形模量随尺度参数的变化规律;通过堆石料和砂砾石料颗粒分析试验,研究变形模量随颗粒破碎率的变化规律;根据试验规律推导给出筑坝料变形模量尺寸效应外推模型,并采用该模型对河口村面板坝坝体沉降进行预测。【结果】研究结果表明:堆石料变形模量随径径比增加而增加,砂砾石料变形模量随径径比增加而减小;变形模量随颗粒破碎率增加而减小,颗粒破碎率随径径比增加而减小;新模型使面板坝沉降预测精度提高约6.2%。【结论】根据研究结果可以推知:颗粒破碎是引起两种筑坝石料变形模量尺寸效应变化趋势相反的原因,推导给出的变形模量外推模型可以精准描述两种筑坝石料变形模量的尺寸效应规律,并提高堆石坝沉降预测精度,具有一定的适用性和合理性。为堆石坝筑坝材料尺寸效应研究提供了一个新的思路,提出的模型可以作为堆石坝变形预测的计算工具。

胶凝砂砾石坝坝体和井廊系统的静动力安全性研究

采用三维有限元法,对某胶凝砂砾石坝开展静、动力结构计算,重点分析了坝体和井廊系统的动位移、加速度和动应力分布规律。结果表明:坝体动位移、加速度和动应力反应分布符合一般规律,其中顺河向、竖向和坝轴向动位移极值分别为0.29 cm、0.13 cm和0.08 cm,顺河向、竖向和坝轴向加速度极值分别为5.88 m/s^(2)、4.53 m/s^(2)和2.71 m/s^(2),静动叠加后的坝体第一主应力最大值为1.20 MPa,第三主应力最小值为-1.78 MPa,均小于相应材料的抗拉和抗压强度,因此大坝满足强度要求。静力条件下,井廊道系统的拉应力和压应力极值均小于相应的规范允许值;地震作用下,竖井和廊道局部区域出现较大的拉、压应力,其中瞬时动拉应力超过混凝土的动抗拉强度,通过加强井廊系统的局部配筋,总体上能够满足安全运行的要求。

筑坝土石料尺寸效应模型及试验研究

随着筑坝工程向高坝、大库的发展,筑坝料也向大粒径发展,而室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展,进而引发尺寸效应问题。对此,推导建立了变形特性的尺寸效应模型,模型考虑了颗粒破碎、侧向变形、干密度及荷载水平等因素,并选取堆石料和砂砾石料两类典型筑坝材料开展了120~1000 mm试样尺度下的系列压缩实验,揭示了径径比、破碎率与尺寸效应的相关关系。研究结果表明:颗粒破碎率随径径比增加而减小,压缩模量随颗粒破碎率增加而减小,堆石料压缩模量随径径比增加而增加,砂砾石料压缩模量随径径比增加而减小。试验结果与模型计算结果较一致,证明模型具有一定的适用性和合理性。

土石料粒径与级配的图像智能识别研究

土石料的级配直接影响着土石坝的质量与防渗,为解决传统人工筛分和目测超粒径剔除的低效率与随机性。采用基于MaskRCNN算法的图像识别技术,从标准球体的图像识别入手,研究了不同组别粒径下识别球体数量与真实数量间的关系,提出了将颗粒平面识别向空间体积扩展的椭球计算方法,建立了基于指数函数的图像识别与级配之间的转换方法。采用该方法应用于碎石料和砂石料的粒径与级配识别中,相关系数均提升10%以上,级配曲线所反映的C_(u),C_(c)准确度最高提升35.26%。该研究为土石料级配的图像识别提供了新方法。

武汉罗家港互通主桥总体设计

武汉罗家港互通主桥采用85 m下承式简支桁架拱,为双向6车道城市桥梁。桁架拱桥横向布置2片拱肋,间距29.4 m,拱肋矢高16.9 m,矢跨比为1/6;拱肋、系杆及腹杆均采用带板式加劲肋的焊接箱型截面,拱肋间设置3道箱型截面风撑;桥面系采用密布横梁的正交异性板;桥墩采用m型门式墩,基础采用钻孔灌注桩群桩;拱桥采用支架拼装、顶推施工。

砂岩Holmquist-Johnson-Cook模型参数确定

HJC模型在混凝土动态破坏数值模拟中应用广泛,但由于模型中包含参数较多,确定参数需要大量实验,目前缺乏准确可信的岩石材料HJC模型参数。为合理确定砂岩HJC模型参数,对取自四川威远的粉砂岩进行相关静力学实验,获得岩石的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度以及抗拉强度等参数。应用三轴压缩实验和单轴SHPB冲击实验,分别得到了该砂岩极限面参数、率效应参数、压力参数和损伤模型参数的取值。基于上述模型参数利用有限元程序LS-DYNA对粉砂岩SHPB冲击实验进行数值模拟,结果表明,实验和模拟的应力-应变曲线形态吻合较好,模拟得到的动态峰值强度和峰值应变与实验结果的平均误差均未超过10%,验证了该HJC模型参数实验测定方法的合理性和有效性。

堰塞湖多源信息及其感知技术

由于采用的手段方法不同,堰塞湖信息的获取和收集表现出了信息多源异构的特征。目前随着物联网技术和智能分析技术的发展,堰塞湖信息的收集、采集也逐渐向着信息透彻感知方面转变。基于这种认识,针对堰塞湖分析和处置的现状需求,深入探讨和研究了堰塞湖信息感知的基本内涵、信息内容、信息分类、感知技术以及当前信息感知过程中存在的技术难题和不足。以期通过这些探讨来明确和规范堰塞湖信息获取的有效方式和过程,解决当前在堰塞湖信息获取方面存在的不规范、不完整、不深入及融合性差等问题,以为堰塞湖风险评估和处置提供基本依据。相关成果将对今后堰塞湖应急处置和综合治理提供重要的参考价值。

高铁运行振动对大坝安全性影响特性研究

随着高铁的建设,由高铁列车运行引发的环境振动问题越来越受到重视。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了京张铁路张家口段的东灰场坝在高铁运行振动下的影响,对大坝安全进行评价分析,结论表明在适当的距离下,高铁运行振动对坝体动位移、大坝加速度、动孔压和液化区域、永久变形等影响很小,不会对大坝的安全性造成大的影响。

基于弹塑性理论的溃坝尾矿砂下泄冲击力研究

为确定溃坝尾矿砂下泄冲击力,以弹塑性力学为基础,从微粒弹性碰撞入手,建立单尾矿砂微粒的冲击模型,并扩展至团聚尾矿砂的冲击力求解模型,推导出均匀级配、固液耦合的冲击力计算公式。结果表明:单尾矿砂微粒可通过弹性力学理论描述碰撞过程、求解碰撞力和碰撞时间;尾矿砂团聚微粒的碰撞模型的构建应考虑液相的粘聚力、颗粒间的接触和局部力系向空间转化三个方面;冲击速度、平均粒径和含沙量对冲击力的影响均呈幂函数型增加,干密度呈线性增加,相同边界条件下,冲击速度的改变对冲击力的影响最大,平均粒径和含沙量次之,干密度影响最小,该结果代表了尾矿砂所特有的细颗粒、级配均匀所展现的特征,为尾矿砂下泄冲击计算提供理论依据。

强夯沉降模型及参数特征分析研究

基于承德机场高填方土石混合料的大型强夯试验,采用激光扫描、3D建模的手段,得出单击夯沉量与夯击次数呈指数型衰减的关系,并将其分为快速下沉段和平缓发展段;由此构建3参数强夯沉降量模型;根据参数演化规律,定义α为起始夯沉量因素参数,β为待加固区的场地因素参数,δ为稳定夯沉量参数;将该模型推广至涵盖碎石土、砂土、黏土、粉土等类型地基加固中均有较好的适用性,并得出模型参数取值与场地条件的相关规律。该模型的运用能够指导强夯的设计及辅助施工效果检测,具有较强的工程实际价值。

基于元件组合理论的砂岩动态损伤本构模型

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统,对砂岩进行不同速度下的冲击试验,得到砂岩的应变率效应特征以及典型的动态本构曲线。该曲线分为近似线弹性阶段、塑性阶段、塑性增强阶段和正向卸载阶段。通过组合模型的方法,构建了砂岩含损伤的动态本构模型,借助LS-DYNA软件中的用户材料子程序UMAT接口实现对本构模型的二次开发,并对砂岩在冲击速度为7.5、9.5、11.5和13.5m/s 4种情况下的SHPB动态冲击压缩试验进行模拟。结果表明:所构建的模型可以很好地描述砂岩的应变率效应和应力-应变曲线弹性段,并且动态峰值强度、最大应变均与试验结果一致,应变率、峰值强度、最大应变与试验结果的相对误差不超过10%。所构建的砂岩动态本构模型能够准确地描述砂岩在冲击作用下的动态力学特性。

基于新媒体语境下的大学生特色成长辅导室运行模式研究

大学生特色成长辅导室作为高校大学生思想政治教育工作的重要组成部分,它是构建大学生心理健康教育的重要平台之一。随着大学生心理问题不断的出现,很多高校重视大学生特色成长辅导室的建设,逐步指导各学院能够构建具有自身特色的大学生特色成长辅导室。在新媒体语境下,形成基于新媒体语境下的合理值班制度、建设一支新媒体语境下的和谐辅导队伍、打造基于新媒体语境下的科学辅导内容、建构基于新媒体语境下的个性辅导方式。结合新媒体语境与现实情境,建构符合学生身心健康的高校大学生特色成长辅导室。