高含水粘土层联道冻结位移场模型试验研究

在模型试验的基础上，对高含水量的粘土隧道冻结的地表变形及深部地层的位移进行了研究，得出了隧道冻结位移随温度变化的特征及其分布特点。     

盾构出洞冻结法加固土体的稳定性分析

运用三维有限差分软件FLAC3D对上海轨道交通某区间隧道盾构出洞冻结法施工过程进行了模拟,对盾构出洞过程中施工稳定性进行评价。施工竖井为地下四层结构,围护结构采用地下连续墙。数值模拟冻结壁水平应力、最大主应力、沿隧道开挖方向位移的变化,将模拟得到的应力与冻结壁强度设计值进行对比,并对隧道轴线方向地表沉降位移进行预测,同时采用安全系数法对施工的安全性进行了评价。安全系数满足设计要求,进一步说明了冻结法在软土地区地下工程施工中的优越性。     

人工水平冻结地表融沉规律的数值分析

人工水平冻结法施工中解冻融缩与地表移动问题是其首要的环境岩土工程问题,预测和控制融沉量是冻结法能否成功实施的关键因素.通过系统数值试验研究各冻结设计参数对人工水平冻结地表融沉的影响规律.研究表明:地表最大融沉位移随冻结壁厚度、隧道半径、融沉系数的增大而增大,随隧道埋深的增大而减小,各参数对人工冻结引起地表融沉的影响效果由大到小排序依次是土体融沉系数、冻结壁厚度、隧道半径、隧道埋深.根据数值模拟结果,建议在实际工程中,采用强制解冻,跟踪注浆;减少冻结时间即减少冻结壁厚度;以降低土体中的初始含水量即减小融沉系数等措施来减小融沉及其对周围环境的影响.     

水-热耦合作用下严寒地区高速铁路隧道温度场分布规律

为研究严寒地区高速铁路隧道修筑后,衬砌背后围岩冻结引发的隧道冻胀病害问题,以吉图珲客运专线榆树川隧道为例,综合考虑水分迁移和冰-水相变潜热对衬砌-围岩热传导的影响,建立了围岩冻结过程中的水-热耦合模型,结合现场实测大气温度,利用有限元法对榆树川隧道温度场进行了计算,得到了严寒地区隧道温度场的分布规律,确定了隧道发生冻结的最不利位置和最不利时间,并建立了隧道最大冻结深度与大气年平均温度之间的关系,分析了保温层对隧道防冻的作用,给出了保温层厚度和导热系数与隧道冻结深度的关系,提出了防止榆树川隧道发生冻结的保温层导热系数和厚度的建议值.     

越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟

采用大型有限差分软件FLAC^3D,对上海越江隧道联络通道的开挖过程进行了数值模拟．从数值分析的角度对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价,详细研究了冻土帷幕中应力与位移的分布情况,确定了冻土帷幕的厚度设计值,并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕与隧道接触部位．由于该部位在冻结过程中散热快,冻结效果差,所以施工中应该注意,同时也为今后的联络通道数值模拟与人工冻结法施工提供了参考．     

有限变形理论的深厚冲积层冻结壁变形特性分析

冻结壁的变形及其影响因素是冻结凿井工程,特别是深厚冲积层冻结法凿井工程中急需研究解决的技术课题。基于有限变形理论,利用冻土有限变形本构关系及其蠕变参数,对深厚冲积层(超过400m)冻结壁进行了有限元分析,表明冻结壁井帮径向位移在段高内的分布是不均匀的,一般是上下小、中间大,并且冻结壁内部径向位移比井帮径向位移小;得出了冻结壁井帮的最大径向位移与冻结壁厚度、冲积层厚度、开挖段高、开挖段井帮暴露时间和井筒开挖半径关系表达式,并得到了现场实测验证。     

冻结技术在地铁及隧道工程中的应用

冻结技术是利用人工制冷技术原理来加固软弱地层的技术。介绍了冻结技术的主要工艺过程及基本原理，列举了冻结技术在地铁和隧道工程中的主要应用领域。对影响冻结加固土体强度和稳定性的冻土温度场进行了分析，对冻土的抗压强度和抗剪强度进行了试验研究。结合实际工程阐述了冻结技术加固隧道计算模型，并对地铁和隧道工程中应用冻结技术所带来的环境岩土工程问题进行了探讨。     

基于抛物线形温度场的冻结壁粘弹性分析

为了更加合理得分析复杂地层中冻结壁的受力及变形特性,将非均质冻结壁的温度场等效为抛物线形分布,考虑冻结壁内部土体的卸载作用,基于粘弹性理论结合数值积分方法推导了非均质冻结壁的应力场与位移场的半解析解表达式。对比分析了在冻结壁卸载初期到井壁完成施工的24h的时间里,非均质冻结壁与均质冻结壁的承载力与位移变化情况。结果表明:对应相同的时刻,非均质冻结壁的承载力小于均质冻结壁,而非均质冻结壁的井帮位移要大于均质冻结壁,为冻结壁的设计理论提供了理论参考。     

浅埋暗挖隧道管幕冻结法温度场数值模拟

随着城市隧道和地下工程建设环境的日趋复杂,为了不影响城市地面交通正常运行秩序,地下隧道多采用暗挖工法。以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段为工程背景,根据现场冻结实测数据,通过有限元软件对积极冻结期隧道全断面进行冻结壁温度场数值模拟。结果表明:数值模拟温度变化结果与实测温度数据基本一致,冻结壁在50d时形成交圈,冻结90d时冻土帷幕平均厚度达到2.32m,交圈前20d积极冻结期,冻结管之间土体温度变化速率为-0.58℃/d,交圈后维护冻结期,该点温度变化速率为-0.22℃/d,说明冻结壁交圈前土体变化速率更快,研究结果可为类似的采用管幕冻结法施工隧道提供了参考依据。     

冻结壁的有限元分析

本文指出了以往冻结壁设计所存在的问题,认为用有限元法求解冻结壁应力和位移比较恰当。介绍了冻结壁有限元分析的基本理论、计算成果及其分析。提出了水平不动面的概念,并据此求冻结壁的绝对位移值。提出了用有限元法与现场观测相结合的办法推算冻土物理力学性质、并根据所求出的冻土物理力学性质进行冻结壁设计或予测未来井筒的井帮位移值。     

电致伸缩材料力学问题的位移函数解法

在Knops、Smith和Warren等人在电致伸缩问题研究的基础上,将Stratton、Landau和Lifshitz导出的电致伸缩体积力引入电致伸缩力学问题中,得出了合理的电致伸缩基本方程．并通过构造特解势函数,建立了电致伸缩力学问题的位移解法．利用变形条件、本构方程平衡方程导出了位移特势函数解所满足的Laplace方程．相应的补充解简化成一般纯弹性边界值问题,利用传统解法可以很容易求解．电致伸缩材料位移函数解法不但对各向同性材料适用,而且可以应用到各向异性材料的求解之中．最后通过算例验证了解法的正确性．     

基于CMOS图像光栅传感器的位移测量系统的实现

目前在科技研究、工业生产等各行业中，对于位移的高精度测量都是不可或缺的。利用光栅传感器完成测量是目前的主要方法。光栅传感器利用光电转换的原理将位移转换为电信号，该信号经过整形、细分后输出给后级电路完成对信号的处理，最后得到位移大小方向。本文在分析光栅传感器工作原理的基础上，提出借助CMOS图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹，完成信号的细分，实现对位移的高精度测量。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。     

水力充填管道挤压输送方法试验研究

针对矿山充填料自流输送和传统的膏体泵送方法存在的问题,研究了一种利用机械力和浆体重力的挤压输送充填料的新方法,其思路是在井下充填管道中安装不同于传统正排量泵的挤压输送设备,使高浓度/膏体充填料浆在挤压输送设备的机械力和重力作用下,沿充填输送管道流至采空区.采用理论分析与实验的方法,研究了挤压输送方法的原理.研究结果证明,挤压输送方法原理可行,它利用了矿山充填特有的垂直管道和其内的充填料浆自重以及浆体的屈服应力,使得挤压输送设备无分配阀,因而输送设备结构简单,易磨损件少,是一种除自流输送和传统泵压输送方法之外,投资省、运行成本低的第3种水力充填输送方法.图6,表1,参17.     

基于三维位移插值的边坡滑移面搜索模型

最危险滑移面位置的确定是研究边坡稳定性的一项关键工作,而边坡失稳过程中岩土体位移特性变化是边坡稳定状态最直观的表现.本次研究采用有限元方法对边坡的位移场进行数值模拟,通过编程软件对导入的数值模拟结果进行编程开发,并利用空间位移插值算法,实现对边坡上最危险滑移面的精确、高效搜索.最后通过一个经典的三维边坡算例分析验证该方法和程序的合理性.该方法无需对滑移面形状与位置进行假设,计算结果可靠,并且易于编程.     

工程结构几何非线性有限元研究述评

在结构线弹性计算中,一般都假定在加载过程中用结构变形前的形状来代替变形后的形状.然而在实际工程结构中,往往存在着大位移、大转角或大应变等问题.这时平衡条件就应如实的建立在变形后的位形上,以考虑变形对平衡的影响;同时应变表达式也应包括位移的二次项,这就需要采用几何非线性来研究.以此为出发点与当前流行的有限元方法相结合,分析了几何非线性有限元法分析的一般过程.综合比较了几何非线性有限元法在杆、梁、板、壳等方面的国内外研究成果,指出目前仍存在的问题,提出今后的发展方向,为几何非线性有限元的理论研究与程序设计提供参考.     

基于LMS处理系统的电主轴动态位移特性分析

通过对电主轴动态位移测试试验的意义分析,提出了测试试验的目的及试验目标,从测试试验内容、测试原理、测试试验平台设计、测试试验方法及步骤等方面进行了叙述,并用测试试验数据——位移曲线图进行了电主轴动态位移特性分析,找到了电主轴动态位移特性变化规律,为数控机床的动态特性研究和结构设计提供了依据和原始数据.     

基于响应面法的复合材料舱壁结构优化设计

为减轻船舶结构重量,提高船舶的承运能力,造船企业逐渐考虑采用复合材料结构替代常规的钢制舱壁结构。为得到最佳的舱壁结构设计参数,提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用Box-Behnken设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行模拟,建立舱壁最大变形、最大Mises应力及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到Pareto最优解。仿真实验表明:与原先的钢制舱壁方案,优化后的质量减轻了约23%,最大变形基本与钢制舱壁方案一致。研究结果表明所提出的方案适用于工程结构多参数优化设计。     

渗流驱动问题的两层网格算法

综述了渗流驱动问题的两层网格算法: 介绍了不可压缩的渗流驱动问题的特征有限元、 特征混合有限元和特征扩张混合有限元两层网格算法; 讨论可压缩的渗流驱动问题的特征有限元两层网格算法; 通过数值例子验证了两层网格算法的有效性; 讨论了渗流驱动问题的两层网格算法进一步的研究的方向.     

基于五次B样条的子区间法

重构细分划了时域,细分划拓展了0次B样条醒的定义,对高次B样条的递推式进行了拓展,获得了细分划拓展的均匀分划的分段式五次B样条函数,因而拓展了展开定理,构造了五次B样条基函数．该基函数与现有的五次B样奈基函数相比,表征的物理概念更清晰和简洁．基于五次B样条基函数,提出和推导了结构动力响应研究中的位移元子区间法和子区间法的嵌套方法递推格式．通过精度比较,得出子区间法的嵌套方法要优越于位移元子区间法．     

基于非接触式光学测量的滑坡模型位移测试

提出一种基于非接触式光学测量技术的滑坡物理模型试验位移测试方法，结合模型试验平台具体环境进行改进，并应用该方法记录下某滑坡模型在不同水位运营状态下的位移发展情况．