基于能量释放的深井巷道断面形状优化

选取矩形、直墙拱形、梯形、圆形和椭圆形共5种典型断面形状的巷道,基于UDEC程序分析巷道的围岩能量释放特征、应力及塑性区分布规律,并分析水平构造应力对它们的影响。研究结果表明:巷道围岩稳定性受断面形状影响显著,巷道边界线越光滑,能量释放量越低,主应力差不均匀区域及塑性区范围越小;深井巷道的最优断面形状为圆形及椭圆形。针对围岩的不同应力状态选择不同的断面形状,能够有效减少围岩塑性区及主应力差分布不均匀区域的范围,降低巷道的冲击危险性。     

圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的影响及其整流机理

利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟软件研究单排圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的改善情况,及其参数对回流区范围大小和进口断面行近流速均匀度的影响.计算结果表明,单排圆形立柱可使水流向前池两侧分流,缩小边坡回流区范围,使进口断面行近流速更均匀,有效改善水流流态.单排圆柱宜布置在距离进水池31.05D_0(D_0为吸水管直径)处,圆柱间距越大、数量越少,其阻水分流效果越不明显.     

矩形均布荷载地基沉降的不均匀性研究

地基沉降计算是一个广泛研究的课题，但在实际工程中引起事故的往往是沉降的不均匀性。文章依据土的线弹性模型，研究了地基沉降的不均匀性，选取的是有广泛代表性的矩形均布荷载地基。研究表明无论是基底地面沉降还是基础周围的地面沉降都是不均匀的，并对如何克服其不利影响提出相应对策。     

浅埋超大断面矩形顶管顶进对既有箱涵的影响

针对浅埋超大断面矩形顶管顶进引起的环境影响效应，以深圳市某拟建顶管法地铁车站为背景，建立了顶管施工全过程三维有限元数值模型，研究了浅埋超大断面矩形顶管施工的背土效应及其对上方既有箱涵的影响。结果表明：顶管下穿箱涵前，箱涵的不均匀沉降增长缓慢，箱涵迎土面所受土压力不断增大；顶管下穿箱涵时，箱涵的不均匀沉降量急剧增大，箱涵迎土面所受土压力逐渐降低；顶管穿出箱涵后，箱涵的不均匀沉降量和迎土面所受土压力均先下降而后趋于稳定。浅埋超大断面矩形顶管施工的背土效应使得箱涵的最大水平位移大于最大竖向位移，实际工程中应采取措施减少背土效应的影响。     

内马铁路陡坡路基不均匀沉降及影响因素分析

陡坡路基不均匀沉降影响路基稳定性.以内马陡坡路基为工程依托,通过数值计算,分析不同填筑坡率,填筑高度、路基填筑的压实度等对陡坡路基不均匀沉降的影响.结果表明路堤坡度对路基变形有一定的影响,路堤坡度越大,路基的不均匀沉降量越大、总沉降量也越大.地基坡度对路基沉降有着显著影响,沉降差异随坡度的增大而增大.填土高度对路基沉降影响较大,随填高增加沉降增加量呈增大趋势且填土越高断面差异变形也越大.填土弹性模量对路堤填土总沉降、路堤填土不均匀沉降影响较大,不均匀沉降随着模量增大而逐渐减小.     

小曲率半径隧道盾构施工的地表沉降规律分析——以南昌地铁1号线为例

为探究小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的变化规律，利用Mindlin解建立小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的解析计算模型，以南昌地铁1号线盾构隧道工程为依托，通过与现场监测和已有Mindlin解析计算模型的对比分析，验证本文所建立沉降预测模型的合理性，并依次从盾构附加推力、盾壳不均匀摩擦力和地层损失对地面变形的影响进行分析。研究结果表明：本文所建立的小曲率半径隧道盾构施工引起的地表沉降解析计算模型可有效应用于实际隧道工程的沉降预测，提高了预测精度；盾构开挖过程中，横断面地表沉降槽呈“V”型，近似正态分布，施工产生的地层损失对地面沉降的影响更大；随着盾构路径两侧推力及摩擦力分布不均程度的增加,地面沉降槽中心偏移情况而增大，地面沉降与地层损失呈非线性相关。研究成果可为类似拟建和在建盾构隧道工程提供理论指导与参考。     

有限区域水位下降引发的软土层三维轴对称固结解析解

基于Biot轴对称三维固结理论,建立有限区域内水位均匀下降引发的软土层固结模型。利用GibsonMcNamee位移函数方法,对耦合固结方程进行解耦,结合Laplace变换和Hankel变换,对模型进行求解,得出计算软土层变形和内部孔隙水压力的解析表达式。通过与PLAXIS软件的有限元计算结果对比,验证了本文解答的正确性。基于水位均匀下降时的解答,推导水位不均匀下降时的土体固结计算方法。根据解析解分析水位下降范围和土体泊松比对土层固结性状的影响。分析结果表明:随着水位下降范围的增大和土体泊松比的减小,土层的沉降速率越来越快,竖向沉降、径向位移逐渐增大,土层内部初期的超静孔压上升幅度越来越大;竖向沉降影响范围为降水范围的2~3倍,径向位移最大位置为降水范围的1~2倍,受土体泊松比影响很小;与无限大范围水位下降情况相比,有限范围内水位下降引发的土层固结有显著的竖向沉降差异和径向位移,因此在实际工程中考虑降水范围是十分必要的。     

路基不均匀沉降引起有砟轨道沉降的计算方法

针对路基不均匀沉降引起有砟轨道的沉降问题,以钢轨沉降变形的连续弹性点支承梁模型矩阵解法为基础,引入描述余弦型路基不均匀沉降的非线性边界条件及相关假定条件,提出了基于连续弹性点支承梁模型的路基不均匀沉降引起轨面沉降计算方法,并编制了C++计算程序.并通过上海市轨道交通2号线西延伸工程盾构法隧道下穿沪昆铁路线工程,结合路基实测沉降数据,采用该方法计算了路基沉降引起的轨面沉降,并与实测轨面沉降数据进行对比分析,结果表明:计算所得钢轨面的沉降槽宽度与实测结果基本相同,沉降幅值比实测值略小,但相差不超过1mm(约为轨面沉降值的4%).     

路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响

以经典车辆-轨道耦合动力学为基础,推导了考虑重力的板式轨道相关结构振动方程,结合多刚体的车辆系统动力学模型,建立了考虑重力的车辆-板式轨道垂向耦合分析模型,提出了通过路基反力变化模拟路基不均匀沉降的具体方法,并对模型和方法进行了必要的验证.利用该模型研究了行车速度及路基不均匀沉降(包括路基不均匀沉降幅值、路基不均匀沉降波长等)对系统动力响应的影响.研究表明:随着行车速度和路基不均匀沉降幅值的增加,系统响应均相应增加,路基不均匀沉降对车辆运行影响的控制性指标应以舒适性指标为主、安全性指标为辅;随着路基不均匀沉降波长的增加,系统动力响应存在一个先增加后减小的过程,路基不均匀沉降的敏感波长与混凝土底座的长度有关.     

机场水泥混凝土道面土基强度和变形标准分析

为了确定机场水泥混凝土道面土基的合理强度,运用美国联邦航空局(Federal Aviation Administration,FAA)基于弹性层状理论的道面设计方法(LEDFAA),对比分析了土基反应模量等道面结构参数对混凝土板厚的影响.为了确定土基的容许残余变形,分析了土基均匀沉降对道面使用性能的影响,以及通过有限元数值模拟方法分析了不均匀沉降对道面结构性能的影响.结果表明,土基强度对混凝土板厚度的影响较其他设计参数更为明显,反应模量宜控制在40~60 MN.m-3;土基的均匀沉降主要影响道面的标高和排水性能,应小于10 cm;土基的不均匀沉降使道面结构与土基出现脱空,应控制其变形断面的曲率.     

地震作用下黄土暗穴的稳定性

黄土高原地区发育的黄土暗穴是一种特殊的不良地质现象,已经成为西部黄土地区公路损坏的主要原因。黄土具有很高的地震易损性,对于暗穴较高发育区的西安—兰州一带,受地震影响比较大。在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了不同洞径及埋深的暗穴在地震荷载作用下的动力响应规律。研究结果表明:地震发生时,往往会引起暗穴顶板的塌落,这种现象并非洞壁土体材料的屈服渐次发展所致,而是由突发性的暗穴结构稳定性丧失引起的。     

圆孔对中厚圆板固有频率影响的研究

采用有限元和实验相结合的方法 ,得出圆孔的大小、位置对中厚圆板固有频率的影响规律 ,为挖孔减重提供科学的理论依据。     

湿陷性黄土钻孔和探井土样天然重度指标的试验分析

通过对山西省晋中地区的湿陷性黄土进行的钻孔、探井对此勘察试验,用相关性分析方法,得到了钻孔、探井土样天然重度的回归方程,解决了钻孔天然重度资料的合理使用问题。     

山东小清河流域黄土的发现及勘探意义

通过钻孔取样、野外考察、粒度分析等方法对山东小清河流域浅层的沉积物特征进行研究。结果表明:小清河流域南部浅层沉积物以泥质粉砂和粉砂质泥为主,富含钙质结核和蜗牛化石等黄土标志物,发育明显的黄土-古土壤沉积旋回;南部粒度特征与青州黄土、北京降尘、西峰黄土等典型的风成沉积物相似,具有中国黄土的典型双峰特征,粒度分布明显粗于北京降尘和西峰黄土,而与邻近的青州黄土相似或较其稍粗,体现近物源的特性;末次冰期时裸露的渤海陆架是研究区黄土的主要物源区,中国东部季风和流域以南的山脉为黄土的形成提供搬运动力和地形条件;流域最北端发育古河道沉积,黄土与古河道间存在一个过渡带,沉积特征的差异和流域内南高北低的地势致使南部潜水面深度远大于北部,最终导致油气地震勘探中北部的地震激发效果明显优于南部。     

Hidden symmetries in the energy levels of excitonic 'artificial atoms'

Quantum dots or 'artificial atoms' are of fundamental and technological interest--for example, quantum dots may form the basis of new generations of lasers. The emission in quantum-dot lasers originates from the recombination of excitonic complexes, so it is important to understand the dot's internal electronic structure (and of fundamental interest to compare this to real atomic structure). Here we investigate artificial electronic structure by injecting optically a controlled number of electrons and holes into an isolated single quantum dot. The charge carriers form complexes that are artificial analogues of hydrogen, helium, lithium, beryllium, boron and carbon excitonic atoms. We observe that electrons and holes occupy the confined electronic shells in characteristic numbers according to the Pauli exclusion principle. In each degenerate shell, collective condensation of the electrons and holes into coherent many-exciton ground states takes place; this phenomenon results from hidden symmetries (the analogue of Hund's rules for real atoms) in the energy function that describes the multi-particle system. Breaking of the hidden symmetries leads to unusual quantum interferences in emission involving excited states.     

集流体基体对铁负极性能影响的研究

以碱性铁镍蓄电池铁负极集流体为研究对象,选用泡沫镍网、镀镍穿孔钢带、小孔镀镍切拉网、大孔切拉网4种集流体,采用涂片法制作铁负极,测试了放电容量、倍率放电,研究了集流体与电极性能方面的相互关系.结果表明,泡沫镍网作为铁负极集流体在放电容量和低倍率放电时性能优异;小孔镀镍切拉网在中高倍率放电时性能优异.     

非概率可靠性的拉伸载荷下飞机含孔复合材料安全性分析

针对拉伸载荷作用下飞机含孔复合材料易发生损伤失效的问题,为研究穿透型圆孔对复合材料安全性的影响,根据某型飞机实际使用的碳纤维复合材料,设计了无孔和含孔试样进行拉伸试验,获得宏观拉伸性能参数,对比分析穿透型圆孔对拉伸性能的影响;基于非概率可靠性分析方法,采用最小无穷范数指标,分别对训练强度提高前后的拉伸强度可靠性进行计算与分析,并总结了复合材料安全性分析方法。结果表明：穿透型圆孔会导致该复合材料拉伸强度的大幅下降,而对拉伸刚度影响不大,且拉伸强度下降率与孔径成正比;穿透型圆孔会引起该复合材料拉伸强度可靠性的大幅下降,下降程度随孔径的增大而增大;训练强度提高后,可靠性进一步下降,三种孔径的复合材料拉伸强度可靠性均降至1以下,严重影响复合材料安全性。     

增湿-减湿条件下重塑黄土宏微观试验研究

为了明确增湿-减湿作用下重塑黄土的宏观变形特性及微观结构特性,以陕北某填方区黄土为研究对象,利用单杠杆固结仪和扫描电子显微镜对增湿-减湿条件下重塑土体的宏观力学性能和微观结构变化进行分析。研究结果表明：宏观方面,侧向压缩应变与增湿-减湿循环次数呈正相关,并且增湿-减湿循环下侧限压缩应变规律可以用幂函数表示,说明长期的水土相互作用使压实土体强度及承载力降低；微观方面,增湿-减湿循环使压实黄土孔隙结构增大、颗粒形态由扁平状变成圆形以及颗粒接触方式由面-面接触变为点-点接触,导致土体结构松散产生裂缝,颗粒间摩擦力及承载力降低。通过对重塑黄土的宏微观分析,为黄土区域的建设工程提供理论依据。     

圆孔对厚圆板固有频率影响的研究

首先由MARC软件对厚圆板试件进行了模态分析,得出了前四阶固有频率的大致范围,根据该值确定实验中截止频率的取值;接着由敲击法测量了该试件的固有频率,并根据实验结果确定了有限元分析的单元类型与网格布局;最后采用该单元类型与网格布局对等厚厚圆板进行了系列计算,得出了圆孔大小、位置对厚圆板固有频率的影响规律,为挖孔减重提供科学的理论依据。     

具有高品质因子的光子晶体环形腔柔性调控研究

环形腔由于有独特的回音壁模式把光场限制在环形区域内而受到国内外研究小组的关注. 为了进一步提高其对光的约束能力，本文以内环优化的H2环形腔基础上优化柔性调节了第二环，得到品质因子60%的提高. 在调整优化第三环和第四环空气柱到圆环位置时，发现空气柱环形分布结构的囚光作用与光子晶体结构的囚光作用存在竞争关系，环形腔品质因子并没有随着空气环的层数增加而正相关增长.