波浪作用下沙床中的孔隙水压力响应模型实验研究

本文介绍了在波浪水槽中进行的波浪作用下沙床中的孔隙水压力量测实验,并给出和分析了部分实验数据。实验中的波浪采用了规则波和不规则波.沙床采用了均质沙床和分层沙床,同时对沙床上有直立.墙的模型也进行了实验。

基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散方法研究

分析了目前孔隙地下水流三维有限差分数值模拟中对含水层系统三维空间离散存在的问题,针对自然界孔隙含水层与隔水层空间分布的不连续性与厚度的不均匀性,研究了基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散实现的技术路线,提出了基于GIS与不规则六面体元的孔隙含水层系统的三维空间离散方法,最大限度地保证了离散体元中含水层类型的单一性,提高了孔隙地下水流模拟模型三维空间离散的精度。

仓储粮堆三维非规则孔道网络模型的优化研究

为了更详尽地反映仓储粮堆内部粮食颗粒与孔喉之间、孔隙与孔隙之间的位置关系,更合理地描述仓储粮堆内部在机械通风过程中的湿热传递规律,利用三维CT扫描设备与Avizo软件对颗粒堆积样件的孔喉进行提取,获得颗粒堆积样件实际三维孔道网络模型。其中喉道长度主要分布在6.0~14.0 mm之间,大约占喉道总数的96%,喉道长度分布大致为Poisson分布;孔隙半径多在2.0~10.0mm之间。通过EDEM软件模拟粮食颗粒堆积状态,基于泰森多边形原理,通过voro++软件处理堆积体中的颗粒坐标及半径等参数,结合孔隙划分规则对不合理孔隙进行处理,获得仓储粮堆三维非规则孔道网络模型。其中孔隙配位数主要集中在3、4、5和6,喉道长度主要分布在3.0~13.0 mm之间,孔隙半径分布大致在2.0~10.0 mm之间,三者均大致呈Poisson分布;颗粒配孔数在7~18之间,颗粒配喉数在4~20之间,其中大部分配孔数集中在8~16之间。软件构建所得的三维孔道网络模型可以描述仓储粮堆内部孔隙结构,且构建所得结构参数较Avizo软件提取获得的结构参数更加全面,更能准确地描述仓储粮堆内部颗粒、孔隙以及喉道之间的关系。

可液化地基-非规则截面地铁车站地震变形研究

以上层为五跨和下层为三跨的非规则截面地铁地下车站结构为原型,在可液化场地条件下进行土与地铁地下结构动力相互作用振动台试验。试验提出适用于液化地基-地下结构振动台模型试验的柔性传感链结合水沉法的模型地基制备方法,采用阵列式位移计测试了地基水平变形;分析了孔压发展、消散及空间分布规律,地震动强度与孔压关系,地表震陷与地基变形等。结果表明:饱和砂土振动孔压主要在地震过程中完成累积过程,振动孔压比与地震动Arias强度表现出显著的相关性;强震作用下地下结构存在改变了地基孔压空间分布模式;模型结构地震过程中出现了显著上浮现象,上浮不仅仅发生在孔压累积段,孔压消散段仍存在惯性上浮效应。随着液化区的扩展以及饱和砂土液化程度的增大,变截面地下结构不均匀沉降和倾斜现象显著,地下结构抗浮设计中应考虑截面结构形式差异性。

不规则动荷载作用下砂土孔压特性试验研究

以多组人工调制的不规则正弦波荷载作为输入荷载,对饱和松砂开展一系列动三轴试验,探讨应力时程中不同脉冲幅值和脉冲顺序对砂土孔压特性的影响。试验结果表明,出现更早、幅值更大的应力脉冲更易导致孔隙水压力的发展,同时也更易诱发砂土液化。进一步地,峰值应力之前和之后的脉冲波组对孔压发展的影响有所不同。此外,不同荷载模式下,饱和松砂动孔压比与振次比存在近似唯一关系。根据砂土孔压特性,引入单位体积剪切功并考察其与超静孔压的内在关联,得到了孔压比与正交化剪切功的归一化关系。这一关系具有应力路径无关性,受动荷载不规则性影响较小,但与材料特性即土体种类有关。

厚截面复合材料层间剪切性能的尺寸效应

针对厚截面玻璃纤维增强树脂基复合材料,开展数字图像相关技术辅助的短梁剪切实验,获得不同厚度单向复合材料层间剪切行为随厚度的变化规律。为了探索材料层间剪切力学行为的尺寸效应机制,通过试样切片扫描电镜照片,观察不同厚度试样的孔隙微观特征。采用图像处理,获得不规则孔隙轮廓,提出定量表征微观特征的参数。随机生成包含纤维、基体、纤维/基体界面和孔隙的三维代表体元(RVE)模型,并通过数值分析研究不同尺寸和分布的不规则孔隙对复合材料层间剪切强度的影响。短梁剪切实验结果表明单向复合材料的层间剪切力学行为与试样厚度无关,但剪切强度随着试样厚度的增加下降。图像分析结果可见不同厚度试样孔隙的分布规律,大小,集中和不规则程度存在显著差异。RVE的数值分析结果表明:损伤是由于靠近孔隙的纤维与基体界面破坏引起的,且随着在相同孔隙率的情况下最大孔隙尺寸的增加,厚截面复合材料的层间剪切强度下降。同时孔隙集中度、孔隙率也对材料层间剪切强度有明显的影响。上述实验与分析结果表明厚截面复合材料层间剪切强度尺寸效应与材料孔隙的微观特征参数有关,随复合材料厚度增加,孔隙率、最大孔隙尺寸和集中程度变大,剪切强度下降,因此不同厚度材料孔隙微观特征的差异性是导致了材料层间剪切强度下降的重要机制之一。

波浪作用下的海床响应及其对建筑物稳定性的影响

应用动弹性固结有限元法，求解了随机波浪作用下饱和海床土体中的孔隙水压力、有效应力和位移的瞬态响应，并对海洋建筑物的稳定性进行分析。建立的有限元计算模型中采用了动弹性固结理论和线性渗流理论，海床可为具有任意边界条件的分层分块弹性多孔介质；利用简单条分法对海床和建筑物进行稳定性分析，在滑动面上考虑波浪附加应力的影响。孔隙水压力响应的理论计算结果与模型实验的量测值吻合的较好。计算表明，近海工程中考虑海床土体受到的波浪附加应力时，海床和建筑物的整体稳定安全系数将降低，降低幅度主要与海床面上的波浪压力、海床的渗透性有关。

不规则荷载下饱和砂土孔压模型研究

提出一个适合分析不规则荷载作用效果的孔压模型,该模型以等幅荷载液化试验及孔压模型为基础,基于残余孔压累积原理,利用微分法和叠加法分别构造并进行优选。利用等幅荷载液化试验、人工调制不规则荷载液化试验以及地震波输入动三轴液化试验对所提模型进行检验,结果显示:(1)模型可以较好模拟等幅荷载液化试验;(2)模型可以较好描述人工调制不规则荷载液化试验结果;(3)模型可以模拟不规则地震荷载作用下的孔压增长规律,且对不同地震波型导致的孔压增长规律也有较好复现;(4)模型参数少,能实现孔压实时分析,运用方便。

非规则水泥颗粒水化和孔隙结构表征的数值模拟

为了描述和重构水泥颗粒真实不规则的颗粒形态,更好地理解水泥基材料水化过程、微观结构演变和力学性能变化,基于离散方法和元胞自动机理论的中心生长模型开发了一种不规则颗粒重构方法,构建了水泥粒子形状库,并将不规则水泥颗粒引入CEMHYD3D模型中,建立了非规则水泥颗粒的水化模型,分析了颗粒形状对水化进程和孔隙特征参数的影响规律。结合数值模型与实验值或解析模型比对,发现非规则水泥颗粒提高了水化模型的可靠性和精确度;非球形基模型的总孔隙率和孔径范围均小于球形基模型,而非球形基微结构的各类孔隙比表面积均大于球形基模型。