非饱和多孔介质中热-渗流-力学耦合的混合元法

提出了一个非饱和多孔介质中热-渗流-力学耦合分析的混合有限元方法．固相位移、应变和净应力; 孔隙水和气的压力、压力空间梯度和Darcy速度;多相混合介质的温度、温度空间梯度和热流量在单元内均为独立变量分别插值．基于胡海昌-Washizu三变量广义变分原理给出的多孔介质中热-渗流-力学耦合问题控制方程的单元弱形式,导出了单元公式．采用共旋公式进行几何非线性分析．数值结果证明了所提出的单元模拟以应变局部化为特征的渐进破坏的能力．

水库堤坝渗流-动力稳定性分析

针对渗流-动力耦合下的堤坝渗流特性及稳定性研究不足的问题,以某堤坝工程为例,利用Geostudio软件中的SEEP/W、SLOPE/W、QUAKE/W三个模块进行渗流-动力耦合计算,对堤坝在地震作用下的不同测点超孔隙水压力、有效应力、位移、动力安全系数及永久位移进行了数值模拟。结果表明,地震作用下堤坝内部浸润线发生变化,变化高差为0.2m,其主要升高部位位于中密砂内部,粘质砂部位浸润线的变幅不大;堤坝内部中密砂上部及中部的有效应力变化剧烈,下部变幅较小,且临近上游侧的上部地震过程中堤坝有效应力降低为0,发生液化失稳;上下游坝坡安全系数在地震过程中均出现小于1的情况,最小安全系数分别为0.82、0.91,可见地震过程中上游坝坡更容易失稳。

复杂地质条件下盾构隧道地震响应分析

复杂地质条件下盾构隧道地震响应问题已成为当前工程界研究的重点,其研究涉及盾构施工过程中的土-水-结构的相互作用及地震作用下土体液化、结构破坏等多方面。以数值分析方法模拟完全渗流-应力耦合情况下盾构隧道施工、固结过程;随后采用非线性动力-渗流应力耦合分析方法计算盾构隧道的地震响应,据此分析其安全性。该方法应用于天津地铁隧道某段工程,研究复杂地质条件下盾构隧道的地震响应。研究结果表明:在Ⅷ度地震作用下,该隧道各土层不会发生液化;衬砌应力变化幅度不大,拉、压应力均远小于混凝土抗拉、抗压强度,是安全的;地震对隧道洞径影响不大;地表横向相对位移较大,而竖向相对位移很小,这表明横向地震更容易导致盾构隧道损害。