冰雹作用下土质边坡模型试验方法

为研究冰雹灾害对土质边坡稳定性的影响，自主设计了一套冰雹降落装置，采用自制冰球对模型边坡进行加载. 共进行了3组试验，通过高灵敏度动土压力监测系统获得土压力，拟合冲击力；通过摄影测量技术（PIV）监测冰球冲击坡面时的速度向量，计算法向和切向恢复系数，同时监测加载过程中位移变化规律；通过含水率监测系统监测坡体含水率，分析试验前后的水分迁移规律. 试验结果表明：在加载密度和加载次数较大时，冲击会使边坡产生浅层滑动，落于坡顶面的冰球重新分布形成堆积，逐渐融化，向下形成渗流；加载瞬时形成冲击荷载，可将其拟合为衰减的半正弦波形；法向恢复系数较小，切向恢复系数较大，冰球在冲击过程中倾向于沿坡面运动；含水率传感器从上到下依次响应，边坡后端融水渗流速度比前端更快，融水主要影响坡顶平台，坡顶平台中层水分迁移速度最快；静土压力与坡顶堆载和冰球融化渗流有直接联系；坡体整体变形较小，最大变形位于坡顶转角处；试验结果反映了冰雹降落对边坡稳定性影响的3个方面：冲击作用、堆载作用、渗透作用，可为冰雪极端灾害条件下的边坡安全预警提供参考和依据.     

非饱和土刚性挡墙抗滑移稳定性上限分析

在以往挡墙稳定性分析中多假定墙后回填土为饱和土，忽略了吸应力效应对挡墙滑动稳定性的影响，从而导致计算结果失真. 鉴于此，在广义有效应力原理基础上，推导了适用于非饱和土的功能平衡方程，并在此基础上采用能量法提出了一种挡墙-非饱和土系统抗滑移上限稳定性系数计算方法. 通过对比OptumG2数值软件和已有理论方法的结果验证了该方法的合理性，并探讨了土体剪切强度、进气值和渗流量等主要参数对挡墙稳定性的影响. 结果表明：1）相比砂土，吸应力对黏土挡墙稳定性影响更大，而相比黏土，砂土中黏聚力变化对墙土系统稳定性更为敏感；2）随着进气值增加，吸应力对墙土系统稳定性的贡献减少，最终趋于恒定，且吸应力对于高度较低的挡墙影响更明显；3）相比无吸力情况，考虑吸力作用的稳定性系数更大，不同渗流量对墙土系统稳定性的影响大小为：蒸发>静水>入渗，且渗流量对黏土和粉土挡墙稳定性影响最大，黄土次之，砂土最小.     

关节角参数化结合接近矢量可行方向的五自由度机械臂逆运动学求解

五自由度的机械臂无法达到任意位姿，采用传统的位姿描述方式进行逆运动学求解时，极易产生无解的情况。文中以一种适用于清洁、喷涂、焊接等作业的、由4个旋转关节和1个移动关节构成的五自由度机械臂为例，建立运动学模型并进行逆运动学分析，在此基础上，提出一种关节角参数化结合接近矢量可行方向的逆运动学求解方法。该方法基于自由度约束的末端位姿描述，先通过关节角参数化将末端执行器的运动空间由三维降为二维，再采用几何法分析末端执行器在不同目标位置（远端、中间端、近端）时的接近矢量的可行方向，从而避免参数盲目取值，确保运动学逆解的存在，然后根据运动连续性和各关节的运动范围从中筛选出最优解。路径规划仿真结果表明，实际路径与规划路径非常吻合，关节运动平稳，证明了所提方法的可行性和准确性。文中研究的五自由度机械臂具有一定的代表性，逆运动学求解方法计算复杂度低，求解过程较为简便，求解思路可为欠自由度机械臂的逆运动学求解提供借鉴。     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

双向复合地基的有限差分法分析

在对双向复合地基的各组成部分及工作原理进行分析的基础上,基于薄板变形的有限差分法理论和Winkler 弹性地基模型,对水平-竖直向增强体系进行合理假定,并考虑复合地基中碎石桩的双向排水作用,提出了桩土应力比随时间变化关系式以及路基工后沉降计算方法.该方法综合反映了桩土应力比随时间变化的特性以及荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、散体材料桩体的双向固结作用等因素对桩网复合地基的工后沉降的影响.用文中计算方法对一工程实例进行计算,验证了计算方法的可行性.     

边坡段水平受荷桩桩前土抗力折减效应的模型试验研究

为解决由于边坡存在造成的土抗力折减问题,开展了黏性土中平地及不同边坡条件下的基桩水平加载室内模型对比试验.试验结果表明,两种工况下水平受荷桩的荷载变形曲线及内力变化规律基本一致,但位于坡体上的基桩的承载能力明显折减,而该折减效应与边坡角度及桩位于边坡的位置紧密相关.进一步量化分析了土抗力折减效应的影响因素,提出了折减效应与桩位于边坡的位置和边坡角度的定量关系.在此基础上,通过对坡体上极限土抗力和初始刚度的合理修正,建立了可考虑边坡处土抗力折减效应的水平受荷桩的p-y曲线计算公式.理论计算值与已有的试验结果的对比表明两者吻合较好.