考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据,最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系,拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明,结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响,还与起伏角度密切相关;通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性,所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠,将促进块体动力稳定性理论的发展,对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。

降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价

降雨是诱发边坡失稳,发生崩塌、落石、滑坡的一个主要诱因,降雨作用下结构面强度会发生劣化,导致边坡块体失稳塌落,引起地质灾害,对人民生命财产构成严重威胁。基于离散元数值分析方法,考虑降雨作用对结构面抗剪强度的影响,分析结构面强度参数劣化及孔隙水压力变化规律,建立抗剪强度劣化模型;结合坐标投影原理提出考虑降雨作用下结构面强度劣化效应的块体稳定性系数计算方法;基于有限元分析方法研究降雨强度与降雨历时对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步分析稳定性系数与降雨强度及降雨历时的关系,提出降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价方法。研究表明,不同含水率作用下结构面的抗剪强度劣化不仅受黏聚力和内摩擦角影响,还与孔隙水压力有关,针对单滑面和双滑面型块体构建了考虑结构面降雨劣化的稳定性分析数学模型,提出的以降雨时长、降雨强度和块体稳定性关系曲线的共同评价体系可为边坡块体稳定性评价提供科学依据,并推动边坡地质灾害防治和工程建设发展。

高温诱致水泥浆体微观结构劣化现象的研究

通过扫描电镜观测及压汞试验等微观测试手段,对高温下水泥浆体微观结构劣化进行试验研究。研究表明:随着温度不断升高,水泥浆体表面热开裂由表及里不断延伸、发展,水泥水化产物持续分解,使得水泥浆体内部孔不断粗化,微观结构劣化越来越严重,承载能力持续下降。水泥浆体微观结构劣化从50℃开始萌芽,300℃以后劣化加剧,500℃是水泥浆体的极限承载温度。在温度影响下水泥浆体内部发生的一系列物理化学变化是导致水泥基材料微观结构劣化的本质原因,300℃以后硅酸钙凝胶的持续分解、胶结能力的不断下降以及氢氧化钙的高温分解等化学劣化作用是导致水泥浆体劣化加剧的主要原因,其中硅酸钙凝胶的分解是关键因素。高温对氢氧化钙的劣化影响在300℃就已经开始。

三轴循环荷载下土石混合体细观结构劣化实时CT扫描试验研究

为了揭示土石混合体在三轴循环荷载作用下的结构劣化特征和细观损伤演化过程,采用自行设计的工业CT机配套加载装置对块石含量分别为30%, 40%和50%和土石混合体试样进行了低围压实时CT扫描力学试验。重点研究了块石含量对宏观应力-应变曲线、滞回环形态、裂纹几何形态参数和剪胀效应的影响。试验结果表明:反复的循环加卸载导致试样的塑性应变逐渐增大,应力滞回环呈现出稀疏-密集-稀疏形态。在相同应力幅值下,土体基质中块石的存在影响滞回环的形态,随着块石含量的增大,滞回环的面积减小,块石含量较高时,土石间咬合作用形成的骨架效应增强,从而土石混合体结构弱化过程中的能量耗散相应减弱。采用图像处理算法对试样在不同加载周数下的块石和裂纹进行了识别、提取和分析,块石含量较高时裂纹的起裂要先于低含石量的试样,不同含石量土石混合体试样在相同加载周数下的损伤程度有所不同,裂纹的面积、长度、平均宽度和分形维数随块石含量的增大而减小。由于土体和块石的高度弹性不匹配,土石混合体试样的应变局部化现象导致试样剪胀行为的差异,裂纹的扩展和宏观破裂面的形成受块石含量影响较大,土石混合体体积剪胀效应随着块石含量的增加而减弱。研究结果有助于深入理解工程扰动作用下土石混合体的损伤劣化机制,可为土石混合体有关的工程建设及防灾减灾提供必要的理论支撑。

基于安全监测数据的桥梁结构劣化状态反演评估

桥梁结构的劣化状态评估是桥梁安全状态评估中的重要环节,具有十分重要的工程价值和现实意义。本文依托马桑溪大桥长期安全监测数据成功实现恒载效应增量信息分离后,利用有限元仿真模型数值分析建立了结构劣化响应数据库,并基于主梁刚度的结构劣化因子结合多元线性回归模型对结构劣化程度进行反演评估分析,并通过实测数据进行验证。

基于RTLCA的高铁运行震动下RC桥结构劣化分析

为了解高铁列车产生振动对钢筋混凝土桥（RC桥）结构可靠性劣化的影响,分析桥的寿命、可用性、极限失效概率,首次使用基于可更新的生命周期分析法（RTLCA）,模拟了桥结构可靠性劣化过程。过程模拟考虑了桥是可维护的,并假设劣化只来源于列车行驶产生的震动。研究结果表明,不同失效概率值（a值）对系统可用性、系统寿命、系统极限失效概率均有影响,且形式上与现有文献得到的趋势相似。对文中提到的实例桥参数进行分析得到：极限失效概率大约在120年趋于稳定;小的失效概率值有利于长期的桥结构使用,可预计桥的明显退化波动时间段为30年~40年。

考虑土体结构劣化的高原山区桩-土体系数值分析

高原山区土体常年受冻融循环作用,结构不断劣化,导致桩-土界面作用削弱,对构筑物稳定性产生不利影响.本文开展室内试验结合数值模拟,构建了土体在冻融循环作用下的结构劣化模型,建立了考虑土体结构劣化的水-热-力耦合数学模型并验证了其可靠性.基于此,对服役期内高原山区桩-土体系稳定性进行了数值分析.试验结果表明,冻融循环条件下,土体渗透系数及孔隙比随冻融次数增加呈对数型增大,土体黏聚力随冻融次数增加呈指数型减小,内摩擦角随冻融次数增加呈对数型增大.服役期内,桩周土体最大冻胀位移随服役年限增加逐渐减小,最大融沉位移逐年增大,桩周土体整体呈融沉趋势;桩基冻胀位移随服役年限增加逐渐减小,融沉位移逐年增大,冻胀融沉增长速率不断减小,但桩基融沉位移大于其冻胀位移.试验结果可为高原山区桩基础设计提供技术支持与理论指导.

浅析桥梁结构劣化与损伤过程的多尺度分析方法及其应用

将重点探究桥梁结构多尺度分析方法,建立结构损伤演化的理论分析与方法。

不同初始含水率下广西膨胀土膨胀变形规律及劣化机理研究

为研究初始含水状态对膨胀土吸水膨胀变形及强度劣化的影响,构建考虑初始含水率影响的膨胀土膨胀变形公式,选取广西区境内膨胀土为研究对象,开展了不同初始含水率条件下膨胀土的膨胀试验及力学特性试验,借助细观测试分析技术,研究了膨胀土的膨胀变形特征、结构及强度劣化规律,揭示了膨胀土膨胀软化机理。结果表明,土体膨胀过程可分为快速膨胀、减速膨胀及膨胀稳定3个阶段;土样膨胀稳定时最大膨胀率随初始含水率的增加逐渐变小;土体吸水膨胀系数随初始含水率增加呈指数减小,并最终趋于稳定;考虑初始含水率影响的膨胀变形公式可以更好地模拟不同初始含水状态下土样的膨胀过程;土体膨胀吸水量随初始含水率的增加呈现出先增后减的趋势;吸水膨胀导致土中孔隙从以小、中孔隙为主向以微、小孔隙为主转变,孔隙面积增加,强度降低;土体中亲水性矿物吸水后,晶胞变大,晶胞与晶胞之间距离变大,叠聚体数量变小,土颗粒之间的结合方式改变,影响了土体的细观组合结构形态,导致土体吸水膨胀,强度劣化。可见非饱和膨胀土宏观上的吸水膨胀软化,不仅取决于土体内部黏土矿物含量,还受控于土体初始含水率、黏土矿物与非黏土矿物之间的结合形式,即细观的空间结构形态。

对混凝土结构劣化的探讨

文章对混凝土结构的劣化内外因作了分析,探讨了提高混凝土结构耐久性和延长住宅使用年限的措施,达到节约资源的目的,使住宅建筑可持续发展。

新疆塔县地区片麻岩冻融劣化机理与规律试验研究

新疆塔县地区广泛分布小规模岩质崩塌,是该地区频繁爆发泥石流的主要物源。调查发现,这些崩塌主要受区域性节理和风化作用控制。为揭示塔县地区岩体冻融劣化及崩塌机理,本文选取崩塌岩体中岩性比例最高的片麻岩,在干燥和饱和条件下进行不同次数的冻融循环试验,通过SEM电镜扫描和吸水率、大开空隙率以及质量损失测试,研究片麻岩样微观结构和宏观物理特性的变化。结果表明,在内部应力以及冻胀力的作用下,片麻岩微观结构发生劣化,联结较弱颗粒的破碎、剥落以及微观裂隙的扩展导致斜坡表层岩体强度降低,抗风化能力下降。而在冻融循环作用的长期影响下,这种风化作用会逐渐进入坡体内部,最终导致连续小规模崩塌,并在坡脚处堆积,为泥石流提供物源。

滑模施工混凝土筒仓结构的缺陷原因分析

混凝土筒仓采用滑模施工相对简便快捷,模板投资较低,可连续作业,该施工方法普遍用于混凝土烟囱、冷却塔、广播电视发射塔等高耸体形且截面规则壳体结构的浇注成型,多年来,作为专项成套技术在国内外得到了广泛应用。近年的国内工程调查表明,滑模施工混凝土筒仓的筒壳易出现以下缺陷:表层强度不同程度低于内部及设计强度,混凝土粘结握裹配筋状况较差,不规则与环向水平裂缝,对结构各项性能有明显不利影响。为此,对混凝土筒仓因滑模施工可能导致质量劣化的问题进行了分析研究,提出了相关技术建议,可供结构设计与施工人员参考。

材料强度与名义弹性模量退化对桥梁结构抗震性能影响的分析和比较

钢筋混凝土桥梁服役期间,混凝土与钢筋材料会不可避免地产生劣化,两种材料的劣化都会对结构的抗震性能造成影响。使用地震作用下结构位移响应的大小来评价结构劣化后的抗震性能,依据不同性能水准下的目标位移,通过有限元分析软件Open Sees建立桥梁墩柱模型,分别改变材料的参数设置,利用Pushover方法分析结构在地震作用下墩顶位移的响应,结果表明:随材料性能的劣化,在地震力作用下,墩顶位移响应逐步增大,遭遇罕遇地震时,相比于材料弹性模量,材料强度对结构抗震性能的影响较大;相对于混凝土材料,钢筋材料的劣化对结构抗震性能的影响更为显著。

干湿循环下泥岩结构与强度破坏研究综述

干湿循环作用是水-岩作用的一种,它使泥岩变形,产生裂缝,致其结构损伤,这种损伤不断积累,泥岩最终发生崩解,进而造成强度衰减。泥岩作为滑坡的岩体类型之一,研究其在干湿循环作用下的结构劣化和强度衰减规律对分析库岸边坡和路基的稳定性有积极作用。通过多篇文献中对泥岩在干湿循环条件下的综合研究,从宏细观分析了泥岩的结构劣化机制,并总结了泥岩在干湿循环条件下的强度衰减规律及其与泥岩结构劣化的内在联系。

考虑岩溶管道影响的山体滑坡稳定性研究

西南地区近年来多次发生管道发育的岩溶山体滑坡灾害,造成了较严重的人员财产损失,明确岩溶管道在滑坡稳定性分析中的影响至关重要。本文首先根据现场调研和关键力的解析建立了发育岩溶管道的山体滑坡二维地质与力学模型,并提出了考虑岩溶管道作用影响的山体滑坡稳定性系数计算方法,认为岩溶管道对山体滑坡稳定性的影响主要体现在岩溶管道流的力学作用以及岩溶管道对岩体结构的劣化作用;根据Navier-stokes、Brinkman-extended Darcy方程推导出了岩溶地下水对管道的拖曳力和水锤作用力;通过大型数值直剪试验和流变试验分别得到水和岩溶管道发育率对岩体强度参数的弱化作用规律。最后结合重庆武隆鸡尾山滑坡实例,对本文提出的模型和计算方法进行了验证,结果表明,当岩溶管道未贯通时FOS=1.204,滑坡稳定;当岩溶管道贯通时FOS=1.053,滑坡处于欠稳定状态;岩溶管道贯通且降雨时,FOS=0.965,滑坡失稳,计算结果与滑坡实际情况基本一致。

广义系统方法探讨

本文对硬、软系统方法进行了分析和比较。在此基础上，提出了解决系统分析问题的广义系统方法论。

桥梁结构劣化与损伤过程的多尺度分析方法及其应用

研究桥梁结构多尺度模拟和分析方法对于发展重大桥梁结构损伤检测与状态评估方法以确保其安全运营是至关重要的.本文综述和总结了作者及其课题组多年来在桥梁结构劣化与损伤过程分析领域的研究工作.包括:系统地提出了针对大型桥梁结构损伤劣化过程分析需求的结构多尺度问题,研究证实了结构损伤与劣化过程分析可以通过结构一致多尺度模拟和时空多尺度分析来实现;提出了针对大型桥梁结构多尺度模型的多因素、多目标同步模型修正技术,指出多尺度模型修正必须对各分析目标敏感的多种因素同步优化,同时交叉验证修正后模型对该级修正目标和对其它模拟目标的复现与预测能力.提出了基于结构一致多尺度模拟和结构健康监测信息进行结构劣化分析的方法并应用于两个重大桥梁工程结构的疲劳损伤分析与评估.最后,指出在此领域中还要很多问题亟待解决,尤其是如何模拟损伤从材料与结构中的细观层次的缺陷演化发展到结构局部乃至整体失效的过程,建立结构损伤演化与失效过程的跨尺度分析理论与方法.

考虑结构劣化和荷载历史的既有桥梁承载力更新

为提高桥梁承载力评估的准确性,该文基于结构时变可靠度理论,提出了利用桥梁已有信息(包括荷载历史、性能劣化规律等)对桥梁初评承载力进行更新的方法。将结构承载力的衰减描述成完全相关的随机过程,将荷载历史描述成不同时刻相互独立的随机过程,给出了同时考虑承载力衰减规律、荷载历史及其不确定性的既有桥梁承载力更新的显式公式,并通过具体算例验证了该方法的准确性。利用该文方法,对比了考虑与不考虑荷载历史时的桥梁初评与更新后的承载力,以及在更新时考虑与不考虑承载力衰减的承载力更新效果。结果表明:历史荷载越大,对承载力更新的效果越明显;但若未同时考虑承载力的衰减,会高估桥梁的实际承载力,造成评估结果的不安全。

隧道复合衬砌运营期可靠性评价方法

一些隧道的二次衬砌作为重要的结构参与工作,承担荷载。提出了复合衬砌运营期可靠性评价方法,采用不等宽的脉冲随机过程描述钢筋混凝土衬砌的劣化,用施工资料和监测数据+基于连续介质模型的有限元计算+响应面法获得荷载效应的显式,给出了严格意义的可靠性计算公式,并给出算例。

考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法研究

考虑黄土特殊力学性质的边坡稳定性分析方法研究对于保障国家'西部大开发'战略和'一带一路'倡议的实施具有重要的意义。利用渗流—软化—稳定性分析顺序耦合的研究思路,对地下水位上升条件下的黄土边坡稳定性进行分析。首先借助非饱和非稳定渗流分析理论进行地下水位上升条件下黄土边坡的渗流分析;其次基于渗流分析的计算成果借助水致结构性劣化方程动态更新土体强度参数的空间分布;基于总重度、黏聚力、内摩擦角和孔隙水压力的时空分布规律,采用面力法提出了考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法。最后以地下水位上升条件下白鹿塬边某黄土边坡为例,通过考虑参数时空演化规律的黄土边坡稳定性Spencer法和M-P法计算成果之间的相互对比分析,同时将这些成果与现场勘察迹象进行对比,从而说明考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法的合理性和可靠性。