低剂量水泥稳定红土粒料的强度指标和动态特性

为寻求更加合理的水泥稳定红土粒料强度指标和动态特性的评价方法,研究了低剂量(2.5%和4.0%,质量分数)水泥稳定红土粒料的不同强度指标和动态特性,通过开展两种低剂量水泥稳定红土粒料的抗压、抗拉强度和动态模量试验,分析了不同因素对强度、动态模量和相位角的影响规律,建立了水泥稳定红土粒料不同强度指标的关系模型和动态模量依赖模型。结果表明,水泥稳定红土粒料在不同荷载模式下的拉压强度水平差异明显,抗压强度显著大于抗拉强度,其中抗压强度>弯拉强度>劈裂强度>直接拉伸强度,并且不同强度之间具有显著的线性关系,可采用抗压强度、弯拉强度或劈裂强度取代直接拉伸强度评价水泥稳定红土粒料的抗拉强度特性。低剂量水泥稳定红土粒料是一种非线弹性材料,随着应力和频率的增大,动态模量均呈S型增长规律,相位角则分别呈逐渐减小和先增大后减小的趋势,具有显著的应力和频率依赖性。基于应力水平和加载频率的水泥稳定红土粒料动态模量依赖模型可较为真实地反映其非线性响应特性,为准确获取此类材料模量值提供了一种有效途径。

高堆石坝非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析方法研究及工程应用

证明了按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数的数学等效性,提出基于邓肯非线性强度准则、简化毕肖普法、中心差分法、一次二阶矩法及Fs-1,MR-MS两种功能函数的非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析的新方法,探讨可靠指标β对非线性强度指标的敏感性以及非线性强度指标相关性对β和临界滑弧位置的影响,得到以下结论:(1)按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数得到的β相差不超过0.5%,由于按MR-MS构建功能函数可以直接计算对随机变量的偏导数,因此,建议按此方式进行可靠度分析。(2)一次二阶矩法的β计算值相对Monte Carlo法的误差小于2%。可靠度灵敏系数反映出β随φ0的增大和Δφ的减小而增大,且β对φ0的敏感性更为显著。由此可见,φ0参数的合理确定对工程的安全和经济性至关重要。(3)φ0和Δφ的相关性对β和临界滑弧的位置影响比较明显。β随相关系数的增大而渐增,最大增幅达15.67%,同时临界滑弧的位置逐渐向坡外移动,表明不考虑相关性的计算结果偏于安全。(4)对双江口土质心墙堆石坝坝坡稳定的可靠度分析证明了所提方法的合理性,各典型工况的最小可靠指标βmin及临界滑弧的位置符合工程实际,坝坡稳定可靠度满足相应规范要求。

基于人工蜂群算法的边坡最危险滑动面搜索

将用于连续数值优化问题的人工蜂群算法引入边坡稳定分析临界滑动面搜索领域。该方法模拟了蜂群的群体协作采蜜过程,具有自适应收敛的特点,克服了传统方法容易陷入局部最优的缺点,是一种全局优化算法。为进一步改善其在复杂边坡搜索中的效果,将Hooke-Jeeves模式搜索操作引入人工蜂群算法,提出一种用于边坡临界滑动面搜索的模式搜索人工蜂群算法。对土石坝、海堤等4个实例边坡的计算结果表明,人工蜂群算法是一种简洁、高效的边坡临界滑动面搜索方法;对于复杂边坡,所提出算法具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡稳定分析临界滑动面搜索和最小安全系数的计算提供了一种新的全局求解策略。

深埋圆形硐室围岩塑性形变压力的广义Hoek-Brown破坏准则解及其三元非线性回归模型

研究侧压力系数λ=1时,以广义Hoek-Brown经验准则为屈服准则的深埋圆形硐室理想弹塑性围岩的塑性形变压力的闭合解。采用较易获得的围岩参数,分别建立最大塑性形变压力随相对初始应力和归一化地质强度指标变化的二元线性回归模型与相对塑性形变压力随相对初始应力、相对塑性区半径和归一化地质强度指标变化的三元非线性回归模型,为预测围岩塑性形变压力提供较为可靠的途径。

冻融循环下含水率对粉质黏土力学性质影响试验

为研究初始含水率对土体力学性质冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同含水率、围压及冻融次数条件下的三轴试验.结果表明:冻融循环使得不同初始含水率试样的应力-应变曲线趋于接近,低含水率试样的力学性质表现为劣化,在一定范围内,含水率越高,劣化效果越显著;当含水率增加至某一值后,一般为接近塑限时,冻融循环效应则表现为强化;封闭条件下土体冻融循环中的水分迁移会引起含水率的增减分区分布,且初始含水率越高,水分迁移量越大;土体破坏强度随含水率的增加以非线性规律减小,因此试样冻融循环后含水率增大区和减小区的强度变化幅度不同,会引起破坏强度增大、减小及不变等3种不同的变化趋势;冻融循环下土体力学性质会受到干密度、水分重分布及土体结构改变等多方面的影响,初始含水率和冻融次数不同,占主导地位的因素也不同,冻融循环效应就相应地呈现出多样化特征.

基于启动压力梯度的煤层瓦斯流动状态快速判识方法

为探讨低渗煤层瓦斯流动的非达西特征,基于GSI煤体分类体系与砂岩启动压力梯度测试方法,进行了不同煤体结构煤样的启动压力梯度测试,建立了启动压力梯度与煤体结构的回归关系,实现了煤层瓦斯流动状态的快速判识。研究表明:在煤矿井下采集煤样或直接观测煤壁,获取其煤体结构,并与GSI煤体分类体系进行比对,确定煤样GSI值后,通过启动压力梯度测试并建立其与GSI的关系,即可实现不同煤体结构煤层启动压力梯度的快速获取与瓦斯流动状态的快速判识。

非线性指数理论在SRLV动力学建模上的应用

针对亚轨道可重复使用运载器(SRLV)再入过程中,强非线性和不确定性对动力学建模和控制系统设计带来的不利影响,提出了一种用于SRLV动力学模型非线性强度分析的方法。非线性指数是测量系统非线性强弱程度的重要指标。该方法首先对SRLV线性模型进行分析,计算出全飞行包线内静态和动态非线性指数大小,进而确定出全飞行包线内系统模型的非线性强弱程度,使得SRLV再入模型的非线性特性能被定性和定量的表现出来,最后通过仿真分析验证了该方法的正确性和适用性。

相关抽样技术在坝坡稳定可靠度分析中的应用

高堆石坝坝坡可靠度分析需要考虑堆石料非线性强度指标互相关性的影响。与Rosenblueth法和FOSM相比,Monte Carlo法具有计算精度高、鲁棒性强的优点,但传统的Monte Carlo法不能直接对相关随机变量进行抽样模拟。提出了一种简便的相关抽样技术(CST),通过一系列独立的标准正态样本的线性组合生成相关随机变量的样本。将CST应用于Monte Carlo法,分析了某高堆石坝在地震荷载作用下的坝坡可靠度,结果表明:坝坡可靠度对堆石料非线性强度指标的互相关性较敏感,考虑互相关性后,坝坡可靠指标增大,失效概率减小。

非线性指标坝坡可靠度分析及参数敏感性研究

针对高堆石坝非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析方法与参数敏感性等关键问题,提出了数值微分技术与FORM相结合的新方法,解决了功能函数为隐函数的可靠度计算问题,并深入研究了非线性强度指标φ0、Δφ对坝坡稳定的影响程度。多方案分析表明:该方法计算方便,精度高;φ0、Δφ的概型、均值、变异系数对β的影响均以前者更为显著。