对“岩石疲劳破坏的变形控制律、岩土力学试验的实时X射线CT扫描和边坡坝基抗滑稳定分析的新方法”讨论的答复

贵刊转来的后勤工程学院方玉树先生的信（以下简称“信函”）由于地址不清，我于2009年6月初才收到。该信主要就我2008年1月由学报6主办学会邀请我在南京作一年一度的“黄文熙讲座”主讲报告（以下简称“讲座论文”）中的有关“边坡坝基抗滑稳定分析的新方法”部分提出了商榷意见。拜读后简复如下：

辽西地区地基基础和建筑物的地震反应特性的研究

为了对中国辽西地区的地基基础和建筑物的地震反应特性进行研究,首先,对微动观测在辽西地区的时间侧面的安定性和微动观测在辽西地区的区域方面的适用性进行了试验和确认,并且得到了肯定的结果;然后,应用常时微动观测对辽西地区进行观测,并且对观测结果的准确性进行讨论;最后,根据观测结果作出卓越振动频率分布图和地基表层层厚图,再对辽西地区代表性建筑物(辽宁工学院国际交流中心)进行常时微动观测并和建筑物模型化的一次元和二次元分析结果进行比较,得到了比较一致的结果,证明了二次元模型化的正确性。根据以上结果在辽西地区选出地质条件不同的3点,设想国际交流中心建设在辽西地区3个地基构造不同的地基基础上,通过输入神户地震波进行地震反应分析。得到了由于地基反应特性不同,在相同的地震作用下,相同建筑物的反应特性、建筑物的轴力、剪应力都有很大的差异的规律。

酸性环境中钙质胶结砂岩的化学损伤模型

针对大部分工程中常见的砂岩最可能、最不利的化学环境———酸性环境中的力学性质的衰变、弱化问题,对钙质胶结长石砂岩进行了室内不同pH值溶液的模拟试验,对所得到的抗压强度试验及CT扫描试验结果进行了分析与总结,发现砂岩中主要胶结物CaCO3的溶解是岩石强度和变形衰减的主要原因,在此基础上利用化学动力学理论和损伤力学理论提出了可应用于酸性溶液的岩石化学损伤强度模型,并用室内实验结果对所提模型进行了检验与验证。

单轴压缩岩石疲劳寿命影响因素试验分析

利用RMT150B型岩石力学多功能试验机对单轴压缩岩石疲劳寿命的影响因素进行了研究。重点分析了应力幅值、波形、频率等因素对岩石疲劳破坏寿命的影响规律。结果表明,应力幅值、波形和频率都对岩石的疲劳寿命有显著的影响。幅值和波形影响的实质是能量耗散的不同,而频率影响疲劳寿命的实质在于加载速率的不同。

裂隙岩体渗流场与损伤场的耦合分析

通过引入渗透压力附加柔度张量的概念以及考虑渗透张量的演化行为,详细研究了裂隙岩体渗流与损伤变形的相互作用机理。在此基础上建立了基于两场耦合的裂隙岩体渗流损伤模型。工程算例结果表明,当存在地下流体流动时,渗流对岩体变形破坏以及损伤变形对岩体渗流场的影响是不可忽略的。

不平整路面上的非稳定车流荷载研究及应用

车辆动荷载是引起路面损坏的最主要原因。目前国内外相关研究多集中于单一车辆对路面结构所产生的动荷载,实际上路面结构所承受的是车流荷载,而且车流在行驶过程中各车辆的车速和车辆之间的距离会产生变化,但关于这方面的研究甚少。针对这一工程实际问题,采用微观交通流模型中的跟车模型来模拟车流行驶过程中各车辆的速度以及它们之间车距的变化,车辆振动模型采用1/4车身结构的两自由度模型,并根据国家标准GB7031-86[1]规定生成路面轮廓的时域信号。最后分析了某水泥混凝土路面在生成的车流荷载作用下的动力响应,为研究车流荷载作用下路面结构动力响应提供了基础性成果。

黏弹性三维层状系统的动力谱单元的研究

将黏弹性材料的应力-应变关系和三维谱单元耦合起来,解决三维黏弹性层状体系受冲击荷载的动力问题。此算法将4参量Burgers微分型本构黏弹性模型,方便地代入谱单元在频率内的波动解,再通过快速傅立叶变换得到时域内三维层状黏弹性体系的瞬态响应分析的结果。以3层路面体系为例,用此算法对其进行了脉冲荷载下的动力响应分析,与有限元的计算结果进行对比,二者吻合良好,同时又对弹性和黏弹性多种路面模型进行了动力分析和对比。

透壁通风管对青藏铁路路基的冷却效果试验初探

路基通风作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术受到人们的广泛关注与重视,该方法能有效地抬升多年冻土上限,保护冻土路基的稳定性。目前的路基通风一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC 管,管壁不能透风,主要通过管内空气流动和热传导方式达到冷却路基的目的。一种管壁开孔、可以透风的新型通风管——透壁通风管,既可以使低温的自然风通过管道运动降温;还因管壁透风,低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中,直接与其进行传导换热和对流换热,改变普通通风管单一的管壁传导换热模式,从而可更为有效地促使路基内热量的散失。为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际作用效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基初步试验。该试验路基短期监测资料的初步分析结果显示:透壁通风管对青藏铁路路基具有较好的冷却能力,可在一定程度上抬升冻土上限;透壁通风管路基经填土级配优化后效果更好,但其长期效果的显现还需经过若干个周期的长期监测和资料的进一步分析。

大规模p型有限元方程组的修正SSOR-PCG解法

结合 p型有限元方程组的系数矩阵具有对称性、正定性、稀疏性和阶谱性等特点 ,用修正的对称逐步超松弛预处理共轭梯度法来求解大规模 p型自适应有限元方程组 ,可以减少每步迭代的主要计算量 ;利用上一个自适应步的结果初始化迭代序列 ,可以减少迭代次数 ,使得总迭代次数和计算时间较原方法大为减少 .理论和算例均表明 ,这是求解大规模

基于三维谱单元模型的路面结构动力反演系统

提出一类用于三维层状体系的谱单元,使其解决三维层状体系受冲击荷载的动力问题。结构中的每一层在频域内被模拟为两节点谱单元或单节点谱单元。非线性优化方法——Powell法用于解决层状系统的参数反演的问题。以3层路面体系为例,对其进行了动力荷载下的响应分析,并与有限元的计算结果进行了对比,两者的吻合良好。并且由例证可见,反算的算法收敛稳定,计算效率高。