饱水软岩力学性质软化的试验研究与应用

软岩遇水后力学性质软化规律的研究,是水–岩相互作用研究的重要课题之一,在重大工程的设计与实践中具有重要意义。通过对华南地区广为分布的红色砂岩、泥岩及黑色炭质泥岩等几种不同类型的典型软岩在不同饱水状态的试验设计和力学性质测试,重点探讨了软岩软化的力学规律性。试验按照天然状态、饱水1,3,6和12个月等饱水时间点进行采样分析,测定其不同饱水时间点的单轴抗压强度、劈裂抗拉强度、抗剪强度及其随饱水时间的变化规律。结果表明:软岩与水相互作用后,其抗压强度、抗拉强度及抗剪强度变化的定量表征关系一般服从指数变化规律,各力学强度指标将随着饱水时间的延长而不断降低,最终将趋向稳定;6个月的饱水时间点为软岩力学强度趋于稳定的临界点。以此研究获得的软岩参数为基础,采用非线性有限元强度折减法对广东省东深供水改造工程中BIII2边坡稳定性进行了分析计算,结果表明:在塑性应变区贯通前,该边坡主断面的稳定性系数为0.83,说明BIII2边坡处于不稳定状态。这与实际边坡所处的状态非常一致。表明该试验研究结果用于工程计算中具有较好的意义,亦可为华南地区类似工程的设计、施工和长期稳定性分析等提供具有重要价值的参考。

重大工程地下环境信息系统的特点

地下环境信息系统(GIS)是信息技术在岩土工程中的应用产物,是综合运用地质学、地理学、计算机图形学、计算数学等多门学科理论。以 GIS 技术为基础,结合数据库处理、C++语言编程、OpenGL 编程、三维图象处理技术建立了对地下环境信息进行数据管理和模型分析的大型信息管理系统,同时介绍了地下环境信息系统的结构特点、数据特点、功能特点及操作应用特点,对其主要技术创新进行了描述。

精细积分法在非线性动力学问题中的应用

针对非齐次结构动力方程Duhamel形式的特解,建立了一种高效的特解精细积分法,对于非齐次项为幂函数和指数函数的情况,该方法能给出计算机上最高精度的解答。上述特解精细积分过程能与通解精细积分过程有机地结合起来,并形成一种高效的广义精细积分法。在此基础上,建立了非线性动力学方程的一种迭代算法。该方法具有很高的精度和效率以及较大的适用范围。算例结果证明了该方法的有效性。

液-气喷射紊流混合装置的作用及其在环境工程的应用

阐述喷射流体紊流混合装置的作用和应用，建立两级紊流混合速的液－气喷射器的流体动力学方程组．由于液－气紊流混合促进烟气含硫化合物与喷射脱硫剂的化学反应，进一步研究它们对流体的动量及能量方程的影响．讨论影响脱硫除尘的治理效果的主要因素．最后给出液－气喷射装置在环境工程中的应用实例．

污水处理系统的紊流方程组及其应用

阐述污水处理系统的紊流模型方程组,包括雷诺方程和k-ε方程组;讨论了液体射流泵的非浮力射流的计算,并考虑浮力作用的旋动流体的数学方程。最后给出了旋流充气气浮的污水处理装置的应用实例。

液-固(气)旋流器分离性能分析及环保工程应用

阐述环保工程和化学工业中的广泛使用的液-固(气)旋流分离器结构特性,并分析液-固(气)旋流分离器的流场结构,观察旋流器的流线和流动现象。根据实验数据,采用圆柱室内二维轴对称涡流模型,计算涡室内准自由涡区压力分布,得准自由涡区的速度函数;按旋流器液-固(气)流体运动规律,计算分离的颗粒直径和分离效率。通过实验方法揭示液-固(气)旋流器流体运动的规律,最后给出废气治理工程的实例,并讨论其在环境保护领域中的应用前景。

双层玻璃幕墙研究进展及工程应用

采用双层幕墙可以大大降低建筑物能耗,减少运行的使用费用,改善室内环境及空气质量,提高人体舒适度有显著的效果。对国内外不同地区不同气候条件下双层玻璃幕墙的研究进展进行综述,并介绍了华南地区的工程应用实例。

应用于具有二次,三次非线性系统的增量谐波平衡法

本文导出了适用于具有二次、三次非线性的微分方程组的增量谐波平衡法，研究了扁拱的相加型和相减型的联合共振问题以及二自由度系统的强非线性振动问题，算例表明，增量谐波平衡法是一个求解多自由度系统强非线性振动的有效的半解析的数值方法。

变形体动力学的变分原理及其应用

在变形体动力学的变分原理及其应用方面的研究工作从１９８５年开始，至今已进行了十多年，本文主要从三个方面对此进行综述。１．原理的研究，提出一条新途径，其基本思想是古典阴阳互补和现代对偶互补，它的特点是完全不用拉格朗日乘子法，但能简单而系统地从一般到特殊建立各种变分原理，通过这条新途径，作者建立了某些变形动力学的一系列基本原理，其中很多是新的结果。２．原理的应用研究。

多体挠性结构主动控制动力学系统基本特性研究

对大型挠性空间结构多体系统进行了研究,建立了含有阻尼、分布式陀螺部件和约束阻尼的多体挠性空间结构系统主动控制动力学模型;利用算子半群理论,在无穷维函数空间中研究了上述系统的基本特征问题,包括可控性、可观性和稳定性。

工程结构分析的新方法及其应用

对工程结构分析的新方法──综合离散法及其应用进行简要的综述．

数值模拟在幕墙工程造型设计的应用

阐述幕墙工程造型设计的数值模拟方法,采用分段三次参数样条曲线,保持连接点光滑连接,描写空间曲线,再由离散的曲线拟合空间不规则的曲面,将拟合曲面分成小单元板块,计算曲率中心和板块尺寸,建立数据库,最后给出应用实例。

基质吸力与含水量及干密度定量关系研究

借鉴结晶矿物学/粉体力学与工程中的配位数概念,基于Smith试验公式、Fisher经验公式和Young-Laplace公式,建立含水量、干密度或孔隙比等非饱和土的宏观状态量与两土颗粒之间水环体积、饱和角等微观状态变量之间的对应关系,从理论上推导并给出基质吸力的定量计算公式。计算结果表明:非饱和土基质吸力随含水量的增大而单调减小,二者表现为非线性关系;基质吸力与干密度或孔隙比表现为良好的线性关系,但在低含水量段,基质吸力随干密度的增大而增加的趋势明显,而在高含水量段,基质吸力则基本保持不变。计算结果与已有的试验结果吻合较好。

纤维增强脆性基复合材料的力学性能和破裂过程研究

研究了弱界面长纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能及其破裂机理和破坏过程。采用基于细观损伤力学基础上开发的针对材料破坏过程分析的MFPA2D数值模拟程序,考虑材料物理力学参数在细观尺度上的非均匀性,对复合材料的变形、损伤直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明当脆性基体复合纤维后,复合材料的强度、刚度都随之提高,并随纤维的增加而增加;复合材料的韧性也大为增强,可观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象,并得到相应的声发射模拟结果。

非饱和土湿吸力与含水率的定量关系研究

以立方松散堆积方式为例,从理论上推导并给出了湿吸力与非饱和土含水率的定量关系表达式,开展了不同含水率状态下重塑细粒砂性土的吸力测试,对试验结果进行了曲线拟合和分析,理论计算和试验拟合结果均表明:对于特定的非饱和土,湿吸力随含水率先增大而后减小,即存在确定的界限含水率。这与"在一定的土体含水率变化范围内,非饱和土,尤其是非饱和砂性土的强度随含水率的增加而先增大后减小"的事实完全相符,这再次证明了湿吸力,而非基质吸力,才是非饱和土有效应力的重要组成部分。

桩-土-承台结构在波浪力作用下的力学效应分析

在港口桥梁工程和海洋工程中,一般将桩从桩-土-承台结构中分离出来,单独计算波浪力对桩的作用。在提出波浪力作用下桩-土-承台结构相互作用模型的基础上,结合工程算例,进行了桩-土-承台结构在波浪力作用下桩的荷载和弯矩计算分析,结果表明:在不考虑波浪力的情况下,计算结果跟规范方法较为接近,验证了桩-土相互作用模型的适用性。在此基础上迭加波浪力,将波浪力和桩-土-承台作为一个完整的系统研究,随着承台所受外力、波浪力、桩侧地基土的变化,分析了桩-土-承台结构在波浪力作用下的受力效应。

轴向运动体系横向非线性振动的联合共振

研究轴向运动体系横向非线性振动的联合共振问题。根据哈密顿原理建立梁的横向运动微分方程 ,采用分离变量法分离时间变量和空间变量 ,并利用 Galerkin方法离散运动方程 ,进而采用多元 L - P方法对具有内部共振条件下的轴向运动梁的联合共振问题进行求解。典型算例表明多元 L - P法是一个适合于轴向运动体系非线性振动分析的好方法 ,在小振幅振动时其计算结果与增量谐波平衡法 (IHB法 )的结果相一致。

重大工程三维地层分析的功能设计与实现

三维地层分析在地下工程隐蔽环境研究和G IS系统中具有特殊重要的意义。探讨了利用开放图形库OpenGL实现三维地层分析的一种普遍适用的功能结构和设计,使之能在大多数地理信息系统中得到普遍应用,包括数据编辑、数据查询、地层构造、地层显示、移动控制、任意切割、场景渲染以及帮助等。在三维地层的构造中,首先建立数据库;然后采用OpenGL作为三维地层分析的图形开发工具,通过三角形、四边形或其它多边形构造二维或三维几何外表面,并将这些数据转换处理为象素,从而构成帧缓存中最终所期望的图像;最后在设定的屏幕区域内显示。在地层构造过程中,利用网格法与交线分割法实现了非组合切割、组合切割和任意开挖功能。因此,该设计提供三维地层建模、分析、切割等核心功能,并实现地层的平移、旋转、缩放等多种控制操作,从而以多方式、多角度地观察和了解地层范围内每一处的详细信息,并尽可能模拟现实世界,增强三维地层的真实感。最后,将该设计应用于东深供水改造工程的地下环境信息系统中,验证了其合理性和实用性。

局部狭窄动脉内血流动力学环境的动态数值研究

为了定量研究局部狭窄动脉内的血流动力学环境,进而寻求其与动脉粥样硬化发生发展的关联,本文推导并建立了针对该问题的差分数值求解体系。推导了控制方程在特定坐标系空间的表达,给出了适当的边界条件。最后选择猪的颈动脉为研究对象,利用高频电磁流量探头和压力探头在体测量了入口段一个心动周期的血流量、压力等数据。利用这些测量数据作为求解体系的输入数据,心动周期内局部狭窄动脉内的各种血流动力学数据被细致求解,心动周期不同时期的流场、轴向速度分布、壁面切应力被详细显示并作了生理层面的分析。

北江大堤石角堤段防渗工程效果分析

广东省北江大堤石角堤段为强透水地基,历史上汛期多有险情发生。该堤段采用高喷截渗墙、填砂压渗、反滤排渗体、减压井等工程措施进行防渗加固处理。工程实施后经过多次洪水检验,石角堤段均可安全度汛,未出现严重险情,但也存在一些隐患。通过实测资料分析和渗流场模拟计算,分析各种防渗措施的功效,认为压渗减压工程对本堤段防渗是有效的,并对大堤的防渗安全进行评价,为堤防的防渗建设提供参考。