岩石边坡松动区与位移反分析

首先分析了三峡工程船闸边坡有限元计算和现场监测的位移成果 ,说明岩石边坡位移反分析必须考虑岩体的松动因素 ,本构模型可以使用弹性模型 ;其次介绍了松动区的有关物理力学性质 ,以及在计算模型中的考虑方法 ;

唐山市岩溶塌陷区域风险评价

对唐山市自 1978年以来岩溶塌陷有增无减的原因进行了简要分析 ,并以此确立了岩溶塌陷区域风险的影响因子和评价模型 ,进而在市中区划分出了 3个具有不同风险程度的区域 。

煤岩体的弹塑脆性本构模型及其数值试验

为了准确预测岩石破损区的发生时间和扩展情况,在岩石材料的非均匀特性基础上,建立了一个具有应变硬化的弹塑脆性本构模型,同时编写了相应的有限元计算程序并对其模块化,并通过预置裂纹板的拉伸试验和岩样单轴受压试验来验证该模型。结果表明:所建立的数值模型是可靠的,可以较精确模拟裂纹扩展情况与局部化剪切带的发展模式。新本构中的应变硬化阶段,可以在破坏之前看出应力集中和单元屈服情况,尤其可以区分拉破坏和屈服后的剪破坏。

基于边界造波法的二阶Stokes波的数值生成

针对滑坡涌浪灾害中波浪的产生和传播分析至关重要的问题,利用FLUENT软件平台,提出了边界造波的数值方法,并通过二次开发实现了二阶Stokes波的数值模拟。该边界造波法以不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和追踪自由面的VOF法为基础,借助FLUENT软件中的UDF功能定义了入射边界处波浪的速度和波形解析表达式,从而模拟了二阶Stokes波的产生和传播。计算结果表明,该数值水槽能有效可靠的模拟弱非线性波浪。这为后续模拟由滑坡涌浪所产生的波浪提供了一定的研究基础。

电化学消毒中羟基自由基的测定

为了检测电化学消毒过程中产生的羟基自由基(·OH),采用电子自旋共振(ESR)技术,以PBN(α-phenyl-N-tert-butyl nitrone)和DMPO(5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide)为自旋捕捉剂,测定出NaCl溶液在电解过程中和电解结束后·OH与自旋捕捉利形成的自旋加合物的ESR谱图。而作为·OH清除剂的D-甘露糖醇加入电解液后,ESR信号随之减弱。试验结果证实了电解溶液体系中·OH的存在。

土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究

橡胶砂作为轻质、耗能填料在土木工程中有广泛的应用前景,但其强度往往会随橡胶含量的增大而降低。土工格栅常用于对散体材料的加筋补强,研究土工格栅对橡胶砂强度特性的加筋效应具有重要意义。基于三轴压缩试验,对3种不同格栅布置方式(1、2、3层)下的干燥橡胶砂强度特性展开研究,重点考察加筋层数对不同围压(50、100、200k Pa)下、不同配比(0%、10%、20%、30%、40%)橡胶砂的强度参数,如峰值强度、似黏聚力、内摩擦角的影响规律。结果表明:土工格栅加筋橡胶砂的强度参数,包括峰值强度、似黏聚力、内摩擦角,相对于未加筋橡胶砂均有明显提高,提高幅度随土工格栅加筋层数的增加而增大,随着围压的降低而增大;土工格栅对配比为20%橡胶砂的强度加筋效应最为明显;土工格栅加筋橡胶砂的强度参数恢复系数与加筋密度之间呈良好的线性关系;土工格栅加筋橡胶砂的强度特性可由试验所得的经验恢复函数较好地估计。

不同孔隙配比人工岩芯试件水力学试验研究

应用电液伺服岩石力学试验系统,研究了不同孔隙配比的人工岩芯试件的应力应变渗流特性,比较系统地分析了孔隙分布配级、孔隙度、渗流作用对强度、刚度的影响.试验得到了孔隙配比、孔隙度与初始渗透性的关系,建立了水压和孔隙度对试件强度弱化的关系方程,对于定量描述孔隙结构与渗流率、试样强度的关系,具有一定的参考价值.试验结果表明,粗颗粒比例和大孔径孔隙对孔隙度和渗透性影响较大,随着孔隙度增加,水对试件的强度弱化程度更加显著.

层状岩体各向异性对裂纹断裂特性影响研究

为探讨层状工程岩体在平行和垂直层面方向的各向异性对其中埋藏裂纹断裂特性的影响,将层状工程岩体地基模拟为半无限横观各向同性介质,用平行和垂直层面方向弹性系数的比值来表征该类岩体各向异性的程度,采用基于双横观各向同性材料基本解的对偶边界元方法,分析了该类岩体在平行和垂直层面方向上的弹性模量、剪切模量和泊松比的各向异性对正交于层面的单条矩形裂纹应力强度因子(SIF)和两条裂纹间相互作用的影响规律。数值计算结果表明:平行层面方向的裂尖SIF值随垂直层面方向的弹性模量和剪切模量的减小而减小,垂直层面方向的裂尖SIF值变化规律正好相反。泊松比的各向异性对裂尖SIF值和两条裂纹间的相互作用均基本无影响。

欧亚大陆不同生态区植被生长对降水响应的季节变化规律

欧亚大陆是"一带一路"战略规划的核心区域,了解欧亚大陆植被生长对降水的响应机制是该战略顺利实施的科学与生态基础。采用1982—2015年的归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和全球气象格点数据,通过计算偏相关系数,排除温度及日照辐射的共同作用,分析植被对降水的响应关系(R_(NDVI-Prep))在不同季节、不同生态区的分异特征。在夏季,R_(NDVI-Prep)为显著正相关的地区广泛地分布在35°—60°N之间的欧亚大陆干旱、半干旱地区以及南亚次大陆西北和南部地区;在春季和秋季,R_(NDVI-Prep)为显著正相关的地区分布则相对于夏季显得更为集中,某些显著相关的区域的边界和现有的生态区划边界有很好的一致性。使用17年为一个周期的时间滑动窗口,分析不同季节上R_(NDVI-Prep)从1982至2015的变化规律,发现夏季植被呈现对降水依赖的地区所处纬度要高于春、秋两季。中亚干旱、半干旱生态区的植被在春、夏两季对降水依赖较强;南亚次大陆西北部地区的干旱、半干旱及东南亚的雨林地区在夏、秋两季对降水依赖较强,且秋季的分布最为集中。以生态区为视角,对欧亚大陆的植被与降水的关系有了更为深入的了解,可以为不同区域应对和适应气候变化提供决策依据。

挡土墙填土边坡水文响应过程分析——以赖屋山挡土墙填土边坡为例

深圳赖屋山的一挡墙表面出现数条裂缝,为了深入研究其变形破坏机制,在挡墙背后填土区布置自动监测仪器,主要包括渗压计、张力计与水分计及固定式测斜仪。通过对渗压计、张力计和水分计的监测数据分析表明：填土内地下水位埋深大,降雨对其影响小;土体中孔隙压力和体积含水量对强降雨响应随着埋深存在不同程度的滞后性,强降雨入渗深度大于3m,并且在3m处形成瞬态饱和地下水,抗剪强度降低,易于引起边坡的浅层变形破坏。

重力有压流长距离输水可靠性模拟

以重力有压流长距离输水系统为研究对象,采用水厂需水量满足程度作为系统可靠性的量化指标,建立输水系统可靠性模型,模拟分析了连通管间距对输水系统可靠性的影响.算例结果表明,随着连通管数目的增加,系统可靠度趋于稳定;同一连通管间距下,输水距离越大,系统可靠度越低;随连通管间距的减小,输水距离导致的可靠度差距逐渐减小.在保证输水系统可靠度要求的前提下,定量测算了不同输水距离下连通管间距的参考值,为科学设计长距离重力有压流输水系统,提高系统可靠性提供依据和参考.

无限域横观各向同性岩体介质中折线裂纹边界元方法

岩体材料的各向异性导致其中的光滑裂纹在扩展后会变为折线裂纹。对于折线裂纹,其折线处裂纹面外法线方向不惟一,不能用连续单元离散。为此,在光滑裂纹问题方法的基础上,引入4种新的不连续单元来离散折线处裂纹面,建立了适用于折线裂纹问题的对偶边界元方法,该方法基于横观各向同性基本解。算例验证表明,该方法具有较好的精度。最后用该方法分析了横观各向同性岩体中的折线裂纹,得到了该类裂纹的应力强度因子。当裂纹面上作用法向均布力,横观各向同性岩体介质中的矩形光滑裂纹发生弯折时,折线两侧的裂纹面在张开时存在抑制效应,从而导致折线裂纹裂尖应力强度因子小于原光滑裂纹。同时还发现,随裂纹面的逐渐弯折,其裂纹面对各向同性面的倾角发生变化,因此,其裂尖断裂特性还受到岩体各向异性的影响。

一端固支一端简支变厚度梁的弹性力学解

研究了一端固支另一端简支连续变厚度梁在静力荷载作用下的应力和位移分布.通过引入单位脉冲函数和Dirac函数,将固支边等效为简支边与未知水平反力的叠加,利用平面应力问题的基本方程,导出满足控制微分方程及左右两端边界条件的位移函数的一般解,对上下表面的边界方程作Fourier级数展开,结合固支边位移为0的条件确定待定系数,得到的解是高精度的.数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很好的精度.

矿化垃圾反应床出水对植物发芽与幼苗生长的影响

通过测定植物种子萌发率、萌根数、根长、幼根鲜质量、芽长和幼芽鲜质量这6个指标,考察了矿化垃圾反应床出水对大麦和玉米2种植物的毒性。结果表明,垃圾渗滤液经三级矿化垃圾反应床处理后,其出水中的COD、BOD5、NH4+-N和大肠菌数虽然较低,但仍会对植物的生长产生抑制作用;随着处理时间的延长,抑制作用更显著;同时,不同植物对矿化垃圾反应床出水毒性的敏感程度不同,同一植物的不同部位其敏感程度也不同。

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟(英文)

用有限元求解拉普拉斯方程,采用满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法追踪流体自由表面,离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元,建立了三维完全非线性数值波浪水槽。把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播,为今后研究非线性波浪对船舶等非规则物体的作用提供了参考。

变形协调条件下非线性破坏准则的加筋土坡临界高度上限解

针对现有加筋土坡稳定性分析研究大多基于线性Mohr-Coulomb破坏准则的现状,本文考虑了岩土材料破坏的非线性特性,采用非线性破坏准则和外切直线法,引入极限分析上限理论进行研究。根据加筋土坡的工程特性和变形机理,考虑破坏滑动层上筋材与土体变形协调特点及速度变化的连续性,分开计算素土的内力功和筋材能量耗散功率,在此基础上,建立直线破裂面和对数螺线破裂面机构的加筋土坡临界高度确定方法。对极限状态下加筋土坡临界高度的目标函数,采用序列二次规划非线性优化算法,得到上限解。最后,通过工程算例分析,并与已有离心模型试验结果和理论研究方法计算结果进行对比,结果表明本文计算方法考虑间断面滑动层筋材与土体变形协调及速度变化连续性是合理的,得到的上限解更优;非线性参数对加筋土坡稳定性有着重要影响,临界高度随非线性参数m的增大而减小。

风化碎石回填土的稳定性试验研究

在大量三轴实验的基础上 ,对全风化的花岗岩回填土的稳定性进行了分析研究 .对试样的相对压实度、初始含水量、应变速率、固结比、试样的重塑、排水条件因素等对稳定状态的影响进行了试验研究 .试样在轴向应变为 2 0 %左右时达到稳定状态 .试样的稳定状态线在 qss～ p’ss图中是唯一的直线 ,而在vss～logp’ss图中则不是唯一 。

黑方台黄土的水力特性研究

由于长期农业灌溉,在甘肃黑方台地区的黄土塬边发生了严重的滑坡灾害。针对以上问题,本文选取黑方台黄土作为研究对象。首先,测试了该地区黄土的基本物理性质,在此基础上,重点研究了该地区黄土的水力特性。一方面,通过在现场开展双环注水试验,测得了不同位置的渗透系数,另一方面,利用原状土样,开展了增减湿循环条件下的土水特征曲线测试。将实验室测得的原状黄土土水特征曲线离散点,利用MATLAB实现了参数拟合。结合黄土的微观结构特性,对黄土的渗透系数和土水特征进行了进一步讨论。结果表明,虽然该黄土具有粉土的颗粒级配,但是其结构特性使其表现出较高的渗透系数和较低的进气值。

分析煤层开采地表移动的一种新型边界元方法

煤系地层为成层分布的沉积岩，煤层的开采会引起地表大规模的沉陷，发展适应此类介质的分析方法一直是本领域的研究热点。本文发展了一种新型的边界元方法来分析煤层开采引起的地表移动。该边界元方法基于层状材料基本解，采用4～8变结点单元离散边界，并采用有效的数值方法计算各类奇异积分。然后，用有解析解的算例验证建议数值方法。最后，采用新型边界元方法分析煤层开采引起的地表移动。本文所建议的方法在分析煤层开采引起的地表沉陷时具有较高的计算精度和效率。

基于最小二乘的NS方程算子分裂有限元法

提出一种新的求解NS方程的有限元法,即基于最小二乘的NS方程算子分裂有限元法。该算法采用算子分裂法将NS方程分解成扩散项和对流项:扩散项时间离散采用向后差分格式,空间离散采用标准Galerkin有限元法;对流项时间离散采用向后差分格式,空间离散采用最小二乘有限元法。应用该算法对方腔流和后台阶流进行数值模拟,方腔流数值计算结果与标准解吻合很好;在后台阶流数值模拟中给出了不同雷诺数下的流场特征和速度对比曲线,所得计算结果与试验结果吻合较好,表明基于最小二乘的NS方程算子分裂有限元法具有较好的收敛性和较高的精度。