水位降落期总应力法与有效应力法对比分析

水位降落期稳定计算方法有总应力法和有效应力法,二者在使用上各有优势。文章在分析抗剪强度公式的基础上,指出使用有效应力原理更为科学可靠,但需要获得降落期的超静孔隙水压力。对某土石坝断面进行了详细的稳定分析,其中超静孔隙水压力来自比奥固结分析。结果显示,有效应力法能更科学的反应降落期迎水坡的实际情况,并指出在降落时间较短的情况下,总应力法得出的结果可能偏危险。实践也显示比奥固结分析能较好地分析降落期超静孔压。

有效减小大细长比微结构电铸层残余应力的兆声辅助微电铸方法

在利用微电铸工艺制作微机电系统(MEMS)开关的过程中,针对离心保险锁结构因电铸层残余应力大而出现翘曲、扭转等变形问题,采用兆声辅助微电铸方法减小电铸层残余应力。为探究兆声波对电铸层残余应力的影响,基于等效参考温度(ERT)法,建立兆声作用下离心保险锁微结构电铸层残余应力的仿真模型以优选兆声辅助微电铸的工艺参数——兆声功率密度。仿真结果表明,随着兆声功率密度的增大,离心保险锁的残余应力呈现先减小后增大的趋势,当兆声功率密度为2.54 W/cm^(2)时,离心保险锁的最大残余应力为52.58 MPa,相较于无兆声作用时减小了85.4%。在数值模拟的基础上进行微电铸实验验证研究。实验结果表明:兆声功率密度为2.54 W/cm^(2)时,大细长比微结构的变形量减小了88.6%,实验结果与仿真结果一致。在上述仿真结果和实验研究的基础上,制作出了高800μm、细长比高达1∶70的离心保险锁结构,并完成MEMS开关的制作与装配。

深水钢桁梁无承台特大桥无应力状态法合龙应用研究

深水区域钢桁梁特大桥无承台桩基施工需要特别考虑施工工艺及其受力体系控制。依托四川汉源兰家湾特大桥工程,基于无应力状态方法分析计算钢桁梁特大桥的无桩基承台施工技术以及合龙施工的若干力学研究。结果表明,通过搭建深水区域无承台的特大桥桩墩结合施工,在其上进行钢桁梁安装拼接的无应力状态法合龙施工可取得良好受力整体性效果。所述方法可解决在较深水流条件下的特大桥桩基施工与整体受力控制难题,可为类似工程提供技术参考和借鉴。

圆弧滑动法中总应力法和有效应力法适用性辨析

针对地下水条件下圆弧滑动法中总应力法和有效应力法2种计算方法的假定,指出总应力法是从土条整体极限平衡角度分析的直观方法,但仅考虑了滑弧面上的水压力,在不考虑土条侧向作用力的瑞典条分法中使得安全系数计算值显著降低,需采用修正的总应力法公式;而有效应力法是以浮力形式综合考虑土条各侧面(含滑动面)上水压力的隐性方法,虽不完全符合瑞典条分法不考虑土条侧向作用力的假设,但能较总应力法更便捷和准确地得到安全系数,且在此基础上用流网法分析渗流力对土坡稳定影响更为合理.而在考虑条间力的毕肖普法中,考虑土坡顶面水压力抗滑力矩的总应力法和考虑土条浮力的有效应力法在数值计算上完全等价,静水条件下有效应力法计算较为便捷,而有渗流作用时,则是总应力法更加方便.

瀑布沟心墙坝有效应力算法和总应力算法的对比分析

在总结土体总应力算法和有效应力算法区别的基础上,结合瀑布沟粘土心墙坝实际工程,分别运用两种方法,计算模拟施工填筑以及蓄水过程,得出各个时期坝体典型断面上各部分的变形、应力.计算结果表明,两种方法算得的变形、应力分布规律一致,只是由于有效应力算法考虑了土水相互作用以及孔隙压力消散的时间过程,以至于在各时期有效应力算法各变量极值均较总应力法为小.在大坝初次满蓄情况下,有效应力算法得出心墙上游面小主应力较竣工期有明显减小,而总应力法却不能反映这一典型现象,表明有效应力法更为符合实际,更能准确地判断心墙发生水力劈裂的可能性.

SLOPE/W软件总应力法和有效应力法的应用

按简单条分法和简化毕肖普法,通过算例阐述了SLOPE/W软件总应力法和有效应力法的计算原理和应用,指出SLOPE/W软件虽然在输入时没有区别总应力参数和有效应力参数,但结合输入时是否定义孔隙水压力,用户可以从计算方法的原理上来区别软件是按总应力法还是按有效应力法计算。

比奥固结理论下基于有效应力法的尾矿库稳定性分析

抗滑稳定计算是尾矿库安全评价的重要内容。由于无法有效估算因尾矿库上升而引起的超静孔隙水压力,目前常采用总应力法进行稳定性分析。然而,尾矿库的整个生命周期内,均可能存在超静孔隙压力,且该部分超静孔隙压力的影响不可忽视。以某平地型尾矿库为例,基于比奥固结理论,采用有限单元法定性分析尾矿库断面堆坝期和退役期超静孔隙压力的产生和消散,并以此进行有效应力法的稳定性计算。结果表明:1)超静孔隙压力在堆坝末期达到最大,约为130 kPa,全部消散需要约28 a;2)在堆坝末期,利用有效应力法计算的抗滑稳定安全系数为1.486,随着坝体有效应力的增长,超静孔压全部消散后的安全系数达到1.648,增长幅度约为11%;3)采用有效应力法可以较为细致地考虑尾矿库上升过程中超静孔隙水压力对坝体稳定性的影响,且结果更为科学可靠。

大坝的总应力法和有效应力法地震反应分析

为分析小浪底大坝的抗震性能,采用总应力法对斜墙坝型进行了二维和三维动力有限元计算,然后对改进后的斜心墙坝型进行了二维和三维有效应力地震反应计算。计算结果表明:斜心墙坝型的抗震性能优于斜墙坝型;对大坝稳定最为不利的地震工况是水库诱发地震,在可能发生最大烈度地震并假设坝基构成最为不利的情况下,小浪底大坝仅局部破坏,其整体稳定性是有保证的。

基于有效应力法的单桩负摩阻力解析解

桩侧负摩阻力的计算方法尚未统一。为提高负摩阻力作用下竖向受荷单桩设计计算水平,基于有效应力法确定桩侧摩阻力极限值,分析桩土相对位移和桩身深度对桩侧摩阻力的影响,进而建立了桩侧摩阻力非线性计算模型。根据发挥程度不同,桩侧摩阻力分为弹性和塑性状态,在弹性区间摩阻力与桩身深度呈二次函数关系,在塑性区间摩阻力与桩身深度呈线性关系,且斜率为负摩阻力系数与桩周土有效重度之积,进而得到了相应桩段的摩阻力解析解。基于桩身轴力计算理论,得到了桩侧摩阻力不同分布形态下单桩轴力计算式。采用该模型计算分析不同实际工况,并与实测数据进行对比,验证了模型的可靠性、适用性和实用性。研究结果对充分发挥桩基础性能和提高桩基础设计水平具有显著的实用意义。

大变形有效应力分析退化为总应力分析的新方法

传统方法在将有效应力分析向总应力分析退化时,一般采用将所有节点的孔压置为0的办法,这相当于对所有节点引入0压边界条件而影响了程序的通用性。将广义Terzaghi有效应力原理引入大变形固结理论中,并推导了其增量有限元方程。提出将广义有效应力系数置为0的新方法,实现了大变形有效应力分析向总应力分析的退化。新方法概念清晰,操作简单,不需要修改边界条件,可增强大变形有效应力分析程序的通用性。通过算例分析,证明了新方法的有效性。应用中可分别将广义有效应力系数置为1和0,对同一模型经过2次运算后,可对任意点在任意加荷条件下的固结沉降、最终沉降、固结度等指标进行准确评估,为工程设计和施工控制提供有效的分析手段。

掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

总应力法与有效应力法的试验分析

通过土样的剪切试验 ,对二种原理的图解分析 ,了解土的性状、特征 ,便于掌握土的抗剪强度指标值 ,为地基的处理提供真实可靠的数据资料。

超深勘察钻孔ASR法地应力测试技术应用

宝灵山隧道是某铁路先开段的重难点控制性工程,其中宝灵山DZ-06勘察钻孔深2118.00 m,是该段深度最大的控制性勘察钻孔。在钻孔的2072.53、2084.27 m深度选取合适岩心,采用ASR法(非弹性应变恢复法)开展了地应力测试,并与该钻孔采用水压致裂法获取的地应力结果进行对比,同时验证了ASR法对于估测超深钻孔的三维地应力大小和方向的实用价值。结果表明:在钻孔2072.53~2084.27 m深度范围,ASR法2个测点获取的最大主应力、中间主应力、最小主应力平均值分别为59.70、54.03、30.74 MPa,最大主应力近水平,方向近SN向,说明该区域以水平构造应力为主;ASR法的最大主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值一致性很好,最小主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值的一致性处于合理范围,两种方法的水平主应力方向测试结果基本一致。

非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

基于电应力损伤特征值的XLPE绝缘电压耐受指数评估方法研究

XLPE绝缘的电压耐受指数n表征绝缘电寿命特性,对加速寿命试验中获取的失效数据进行分析可以获取n值,然而,加速寿命试验中的外施场强与试验所获失效数据的分析方法影响n值的准确性。本文研究电压耐受指数n的评估方法,对XLPE绝缘试样分别进行恒定应力试验与步进应力试验,提出基于损伤特征值的试验数据分析方法,该方法通过损伤矩阵建立试验中累积损伤阈值(Dc)与n的映射关系,以矩阵秩的变化作为n值的选取依据。结果表明:本文所提方法在恒定应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n2=12.43,在步进应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n3=12.04,较线性拟合获取的XLPE绝缘电压耐受指数n1=12.83仅相差3%与6%,且本文所提方法能够节省75%以上的试验时间,验证了该方法的有效性。

X80管线钢水下湿法多道焊残余应力分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律.结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平.水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175~205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.

发泡聚乙烯最大加速度-静应力曲线快速获取方法研究

目的研究快速、准确预测最大加速度-静应力曲线的方法。方法首先利用落锤冲击试验机获取了5个不同高度下,5种不同厚度的发泡聚乙烯的最大加速度-静应力曲线。在此基础上,分析对比文中3种不同的改进拟合法与已有的动应力与动能量多项式拟合法的区别。结果研究发现,当不区分高度的情况下,以最大加速度因子为函数值,以跌落高度、衬垫厚度、静应力为变量进行拟合时,其代表预测精度R^(2)的平均为0.835,相比动应力与动能量多项式拟合法的0.2996要高。但曲线右侧的预测精度偏低。引入以静应力为变量的多项式作为修正因子后,R^(2)的平均值为0.934。预测精度有所提高,右侧的预测偏差减小,但仍存在。在区分高度的情况下,以带有修正因子的公式进行预测时,R^(2)的平均值为0.984,曲线向右侧预测偏差逐渐增大的现象明显改善。结论区分高度情况下,利用带修正因子的预测公式可以快速且较准确地预测最大加速度-静应力曲线,可以为冲击防护设计及相关软件的开发提供一定的帮助。

新型双管水压致裂法地应力测试装置及其应用

提出一种新型双管水压致裂法地应力测试装置,管路采用C型接头的高压双层钢丝胶管。在浙江省和福建省的16条隧道中进行测试应用,取得了较好的效果。结果表明:新型双管水压致裂法地应力测试装置密封效果良好,能够分别控制封隔段和压裂段进行加压、泄压;在我国东南沿海地区,深部岩体中的天然应力场具有明显的方向性,最大水平主应力与最小水平主应力比值为0.55~0.85,侧压系数为0.72~4.83,平均值为2.16。

基于零位移与无应力状态控制的斜拉扣挂施工扣索力确定方法

大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工,但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响,索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法:基于改进型零位移法快速得到满足成拱线形要求的扣索力大小,基于成拱索力采用无应力状态法反推各施工阶段扣索索力。该复合方法可避免传统零位移法扣索力不准和反复迭代计算的缺陷,施工中扣索可实现一次张拉,后续节段拼装中无需对扣索进行索力调整。以某跨径430 m大跨度钢管混凝土拱桥缆扣合一施工为工程应用背景,采用的零位移法结合无应力状态法对大跨度非对称式钢结构拱肋进行斜拉扣挂拼装的扣索力求解和施工模拟。分析拼装过程中扣索力变化规律,并对比验证实际线形与目标线形偏差,以及拱肋应力与设计应力之间偏差程度。结果表明,所提出的复合算法理论简单且索力求解计算便捷。所求的扣索力可有效保证拱肋拼装完成及松索后拱肋线形和受力均满足要求。