Model of rigid and elastic-plastic motion in intraplate blocks and strain status of principal blocks in Chinese mainland

The model of rigid and elastic-plastic motion and strain in intraplate blocks is established in the paper. The unique of strain parameters and minimum root-mean-square error of velocity residual of blocks are tested in the model. Based on the velocity fields in Chinese mainland and its peripheral areas, the strain parameters of 8 blocks are estimated and their strain status analyzed. The estimated strain status of each block is well consistent with those derived by the methods of geology and geophysics. The principal direction of collision force from India plate to Eurasia plate estimated from the azimuth of principal compressive strain of Himalaya block might be N7.1°E.

双块式无砟轨道轨枕与道床板界面脱空损伤识别

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究结果表明:脱空损伤会显著影响弹性波在界面处的传播,基于回波信号分析可识别损伤;弹性波频率主要受激振锤大小的影响,应结合结构易损位置和理论计算选取合适的激振锤;混凝土复合试件的试验厚度值与理论厚度值相差仅为1 cm,测试结果合理,可用于判断脱空损伤程度,但不能确定损伤区域;利用平面成像技术可准确识别轨枕与道床板界面脱空范围,为双块式无砟轨道结构养护维修提供一定参考,试验结果验证了冲击回波法用于双块式轨道层间脱空识别的可行性和合理性。

高水头旋流阻塞复合内消能工水力特性研究

旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工,为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明:泄流量为1547 m^(3)/s,略大于设计值,满足泄流要求;洞内形成了稳定的空腔旋流,旋流洞段空腔直径约6~7 m,旋流角约60°,壁面压强约110×9.8 kPa,最大点流速约45 m/s;起旋器与旋流洞段为0.050~0.274 Hz的低频脉动,且水流空化数均大于1.2,运行安全;阻塞扩散段末端最小瞬时负压为-3.81×9.8 kPa,且水流空化数较小,但水流掺气率较高,有利于减免发生空蚀;阻塞扩散段末脉动优势频率为46.99 Hz;总消能率达82.1%,消能率高。研究成果可为该复合消能工在高水头下的泄洪消能应用提供参考。

内河航道板桩-浆砌块石结构共同护岸机理研究

在内河高等级航道建设中,新建板桩-原有浆砌块石共同护岸成为一种新型的护岸结构。通过对该护岸结构的离心模型试验研究,分析了板桩与原有结构之间无连接(J1)、刚性连接(J2)时,原有护岸结构位移、板桩桩侧土压力及桩身弯矩。试验结果表明,刚性连接时,原有结构后倾、下沉位移远小于无连接情况,板桩稳定性大幅度提升;开挖过程中J1,J2条件下板桩除了产生平移位移、还有转动位移,J1以转动为主,J2以平移为主;受U型板桩形状影响,开挖过程中板桩两侧土体形成土拱,同一深度不同位置板桩土压力有较大区别,土压力变化也有较大差异;开挖过程中,J2条件下桩身范围内土压力变化较一致,J1条件下随桩身深度增加,桩侧土压力变化幅度增加;J1条件下最大弯矩位于桩身下部、J2条件下位于桩身上部,且J2最大弯矩大于J1最大弯矩。

封顶块位置对盾构隧道管片结构力学特征与破坏形态的影响分析

对于盾构隧道管片衬砌结构而言,封顶块位置对其在相同荷载条件的力学响应及破坏失稳特征具有显著的影响,通过将渐进性破坏理论引入到盾构隧道管片衬砌结构病害发生及扩展过程分析中,采用相似模型试验研究方法,从盾构隧道管片的声发射数据、结构位移及内力、宏细观裂纹发生及扩展等方面,比较分析封顶块位置对盾构隧道管片从材料细观损伤到结构宏观局部破坏再到结构整体失稳的整个渐进性破坏失稳过程的影响。试验结果表明：1封顶块的位置不同,使得因环向接头的位置不同,在外荷载一样的情况下,管片与地层的协调变形不同,导致整环管片的整体刚度不同,封顶块位于拱腰时其整体刚度相对其他两组较大;2封顶块不同位置对结构失稳时的最大局部变形位置有较大影响,临界失稳时的最大位移与隧道半径之比相差不大,均在2%~3%之间;3封顶块不同位置对管片结构开始产生宏观裂缝的荷载级别及产生位置也有较大影响,封顶块位于拱腰时,开始产生宏观裂缝的荷载级别相对其他两组大,主裂缝和压溃区发生的位置较多。

系统锚杆对三峡船闸高边坡岩体加固作用的块体相似模型试验研究

通过室内相似模型试验，对三峡船闸高边坡岩体的分离块体经系统锚杆加固后，其抗压强度、弹性模量及Ｃ、值的提高、锚固岩体的各向异性进行了初步研究，得出了相应的结论。

板内块体的刚性弹塑性运动模型与中国大陆主要块体的应变状态

建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型 ,并对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验 .根据中国大陆及周围地区的速度场 ,估计了 8个块体的应变参数 ,分析了这些块体的应变状态 .本文估计的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性 .由喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东 7.

危岩破坏激振效应试验研究

危岩破坏瞬间存在能量突然释放问题,对相邻危岩体产生明显的激振作用,可采用激振加速度、峰值速度及激振位移表征。以坠落式危岩为例,进行危岩破坏激振效应模型试验,获得了13万多个危岩破坏激振加速度测试数据。试验结果表明,实验条件下危岩破坏激振作用持续时间30 ms左右,激振加速度、峰值速度及激振位移均是竖直方向大于水平方向,存在约2倍关系,竖向激振加速度最大可及48.7979 m/s2,竖向激振峰值速度达27.2 mm/s,竖向激振位移可及0.0560 mm。基于试验现象,分析了危岩破坏机理进一步研究中应高度重视的两个重要科学问题,即危岩破坏过程中主控结构面端部遵循纯拉状态→弱剪强拉状态→强剪弱拉状态→纯剪状态的演变规律,科学描述各阶段的力学演绎过程,危岩稳定性分析中应考虑危岩破坏激振效应,科学表征危岩破坏瞬间相邻危岩体的瞬时稳定性态。研究成果为进一步分析危岩破坏机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。

用离心模型研究岩石边坡的倾倒破坏

用两种材料的离心模型研究边坡倾倒破坏机理。石膏材料做的试验说明，数值模型不仅能模拟块状岩体的倾倒过程，而且能合理地考虑锚索的作用；人工石材料作的试验发现，运用数值模型分析离心模型试验时，只有考虑裂缝对材料的影响以及对岩体抗拉强度进行等效修正，两者才能获得一致结果。此外。

大开间小型混凝土砌块10层模型房屋抗震性能试验研究(II)

与粘土砖相比,混凝土砌块有诸多优点。但由于缺乏抗震经验,而且研究工作也不充分,所以规范对这类结构的规定一般偏于保守。本文通过1/4比例的10层大开间混凝土砌块模型结构的地震模拟试验,研究了砌块结构屈服机制,为结构设计及规范的修订提供了参考数据。

波浪作用下混凝土砌块护坡稳定性试验研究

针对一种新型的混凝土护面砌块,分别采用规则波和不规则波进行波浪水槽试验.在分析研究波浪对砌块护坡作用机理的基础上,通过护面砌块稳定性系列试验得出了规则波和不规则波作用下的砌块厚度计算公式.试验结果表明,块体厚度和波高成正比,并和破波参数、块体水下相对密度等因素有关.通过与混凝土砌块和混凝土板的几种常用厚度计算公式的比较,验证了该计算公式的合理性.

基于八叉树的复杂地质体块段模型建模技术

为了有效地减少地质块段模型的数据量，提高建模过程中运算速度及准确性，采用八叉树结构表达块段模型，对三维目标空间进行块段细分；提出八叉树与有向有界箱（OBB）树相交测试算法以提高建模过程中的运算速度，同时改进射线法判断点在多面体内外及点在面状模型上下的算法，以确保复杂地质体块段模型建模的准确性．用C＋＋开发语言实现建模算法并与其它同类软件相比较，结果表明：采用该方法从表面模型到块段模型的转换速度比目前国际上常用的矿业软件要快30％～40％，结果准确，所需存储空间较小，便于空间检索与分析，对于地质模型的工程应用具有重要意义．

单向初始荷载下爆破漏斗破坏效应试验研究

深井矿山通常面临着高地应力开采环境,同时高地应力反作用于爆破破岩过程。为研究单向初始荷载对爆破漏斗破坏的影响规律,分析了初始荷载对爆生裂隙的影响机制,并进行了侧向爆破模型试验及数值模拟分析。研究表明:外加初始荷载对爆破裂隙范围的影响程度取决于爆炸荷载大小和岩石力学参数,岩石裂隙区主要受控于拉伸应力与抗拉强度的关系;在裂隙区范围内,距离炮孔中心越近,外加荷载对裂隙的影响越小;在混凝土爆破模型应力—应变曲线的弹性变形阶段范围内时,外加初始荷载对爆破效果表现出一定的抑制作用;相比于无荷载状态,5 MPa和10 MPa下的炸药单耗分别增大了35.80%和90.12%,而外加荷载为10 MPa时的K50、K80值分别降低了1.65%和0.44%,说明初始荷载在一定程度上也可以降低爆破大块率,有利于改善爆破块度分布。数值模拟结果与模型试验结果具有很好的一致性,研究结果对于深井开采爆破参数优化具有一定的理论指导作用。

大水深斜坡堤护面块体稳定重量的确定

近年来,军队和地方港口建设中,在一些水深达20 m的水域,选择了造价相对较高、但安全性和耐久性较好的斜坡式结构防波堤。但在确定护面块体稳定重量时却发现,按照相关规范计算的重量值偏小,不能满足安全性的要求。结合某船厂防波堤的断面物模试验,对大水深的斜坡堤护面块体的稳定性进行了初步分析,发现在该试验中块体的临界重量为8.15 t。并提出在计算块体稳定重量时应考虑水深的影响,适当降低块体稳定系数的取值。

西藏波密米堆沟泥石流堵河模型试验

通过室内模型试验,对西藏波密米堆沟不同类型、不同规模的泥石流与主河不同频率洪水遭遇情况下,泥石流堵塞主河及溃决可能性,泥石流、洪水的危害模式进行了研究。米堆沟泥石流堵河模型试验结果表明,不同类型、规模泥石流进入主河与不同规模洪水遭遇,在交汇口表现出不同的堵溃特征;频率P=5%,重度12.74kN/m3,试验流量4.50l/s的水石流在主河仅暂时阻水,不会对主河产生堵塞和溃决;频率P=2%,重度14.70kN/m3,模型流量8.01l/s稀性泥石流会部份阻塞主河道,瞬间完全阻塞及溃决现象不会出现;频率P=1%,重度16.66kN/m3,模型流量10.21l/s泥石流,对主河造成较为严重阻塞,但不会造成瞬间完全堵塞和溃决。

新型锚块在预应力闸墩设计中的研究与应用

蒲石河抽水蓄能电站下水库泄洪排沙闸工作闸门单墩承受最大推力为34 000 kN,推力较大,预应力闸墩采用空腔式新型锚块可以有效降低吨锚比,改善结构应力条件,节省工程量。应用ANSYS有限元分析程序对预应力闸墩进行数字仿真模拟,确定锚块及空腔尺寸、锚束位置及吨位,并通过物理力学模型试验,对重要部位进行应力检测,验证数学模型结果的可靠性。

波浪作用下护岸三维稳定试验研究

针对大连某护岸工程平面布置方案,通过波浪三维稳定物理模型试验,分别对工程前设计波浪要素和斜坡护岸稳定性进行了研究。研究结果表明,特定地形条件下近岸处波高会大于深水处波高,值得设计特别注意;采用同样重量的护面块体,在击岸破碎波的作用下,浅水段的护岸稳定性不及深水段,底部块体的失稳会导致上部块体的下滑、坍塌,从而使断面失去防浪功能;在某些情况下,斜向浪对扭王字块护面块体的作用比正向浪偏于危险。因此,工程设计需要特别注意斜向浪和击岸破碎波的影响。

块裂层状岩质边坡稳定性研究

岩质边坡工程中经常会遇到层理和节理极为发育、岩体被切割成许多离散块体的块裂层状岩体边坡,该类型边坡的破坏模式和稳定性影响因素有别于一般的岩质边坡。针对该类边坡,通过室内模型试验,探讨不同开挖坡度和层理面倾角下岩质边坡的破坏特征,并运用Sarma法对于室内模型试验结果进行分析,计算结果表明Sarma法适用于块裂层状岩质边坡的稳定性分析,这对该类岩质边坡的工程实施具有一定的指导意义。

桥梁抗震挡块拟静力试验研究

通过5个桥梁横向挡块在低周反复荷载下的试验,研究不同箍筋形式、不同厚度和不同撞击高度的桥梁横向挡块的抗震性能。结果表明,采用非封闭箍筋挡块时,其延性能力明显差于采用封闭箍筋挡块;采用封闭箍筋挡块时,其挡块破坏主要表现为弯剪破坏模式,且其承载能力随着厚度的增加而增加。根据挡块的破坏机理,提出挡块抗震能力计算公式。

排水系统入海口新型消能工

通过实体模型试验研究了某排水系统入海口水工建筑物的水力性能,设计提出一种新型的墩栅涡流室消能工。该新型消能工的水力特点是:流出排水隧洞的高速水流大部分通过进口墩栅空隙流入涡流室,小部分在进口墩栅前发生水跃后扎入涡流室中产生强烈的顺时针漩涡,通过水跃、墩栅的阻力和涡流室漩涡的共同作用消能,并将来流的动能转换为势能,之后,涡流室中的大部分水流在重力作用下通过出口墩栅空隙流向下游,其余水流从墩栅顶部溢流。这种新型的墩栅涡流室不仅消能效果良好而且出流均匀,并容许各种杂物如石块、泥沙等自由通过,避免涡流室中发生严重的淤积。