基础研究支撑产业创新

<正>2018年,习近平总书记在两院院士的大会上,对"基础研究的作用"提出了高度凝练的总结:基础研究是整个科学体系的源头、是所有技术问题的总机关,中国特色社会主义进入了新时代,我们要认识到新时代对基础研究的新要求,大力加强基础研究和应用基础研究,聚焦于前瞻性基础研究和引领性原创成果的重大突破,服务于强国建设。他的讲话高度强调了基础研究的作用。     

填埋生活垃圾稳定化特征与可开采性分析:以我国第一代卫生填埋场为例

针对我国卫生填埋场库容严重不足和简易填埋场急需治理的难题,提出了通过现场全断面钻孔取样测试填埋垃圾固相降解稳定化归一指标来判断稳定化程度,对基本稳定化的填埋垃圾通过开挖筛分分质利用和处置实现卫生填埋场库容循环再利用和简易填埋场环境治理的方法.结合我国第一代卫生填埋场——杭州天子岭第一填埋场,进行全断面钻孔取样.经过筛分分选得到建筑组分、可燃组分和细粒组分;重点测试并分析了细粒组分的含量和颗分曲线及其理化特性参数随填埋深度的变化规律;然后提出固相降解稳定化归一指标,研究了细粒组分和污染物含量随固相降解稳定化归一指标的变化规律;最后分析了填埋场的可开采性.结果表明,采用固相降解稳定化归一指标能较好地表征填埋垃圾的生化降解程度,当该指标大于0.83时,填埋垃圾基本稳定化,细粒组分浸出液的电导率(EC)和化学需氧量(COD)测试值趋于稳定,但细粒组分重金属和有机污染物含量均超标.如果采用保守的再回填方式处理细粒组分,混合收集的新鲜垃圾经填埋基本稳定化后再开采的减量率可达83%,能够有效实现卫生填埋场的库容循环再利用.     

基于2．5维有限元方法模拟高速列车产生的地基振动

为了研究高速列车运行产生的地基振动,发展了分析移动荷载作用下轨道和地基动力相互作用的2．5维有限元数值方法．通过对沿轨道方向坐标变量的傅里叶变换将三维问题降为二维平面应变问题,进而在垂直轨道的平面内进行有限单元的离散和求解．轨道及其下的道床层被简化成铺设在地基表面的复合欧拉梁,而具有复杂物理力学性质的地基土层则用2．5维四边形等参单元来模拟,两者通过共有节点进行集成．同时开发了频率相关黏壶单元来吸收有限单元区域边界上的外射波,从而模拟列车运行荷载产生的波动从近场有限元分析区域向地基无限远处的散射．通过数值求解得到垂直轨道平面内的振动解,再通过沿轨道方向的波数扩展得到轨道和地基振动的时域响应解．为了验证本文方法的正确性和可靠性,针对均匀半空间表面作用移动点荷载的情况与解析解结果进行了对比．基于轨道一地基动力相互作用分析模型,对低于或超过轨道一地基系统临界速度的列车运行情况进行了数值考察;通过分析可知在软土地基上运行高速列车时有可能进入跨音速状态,从而引起轨道结构和地基的共振．这种共振现象危及高速列车的运行安全,同时会加速轨道线路的破坏．     

多领域学者共探固体中的机械波

有很多领域的科学家和工程师都在研究机械波的传播，包括力学、应用数学、应用物理学、材料工程学、结构工程学、岩土工程学和地震学，其数学理论都是弹性动力学的波动方程，但处理的方式、方法有很大的不同。因此不同领域之间的交流与合作无疑将推动波动学的发展。     

结构性扰动土一维固结行为的定量分析

基于软土结构性分析,提出一个扰动度的概念,建立扰动度与再压缩指数、压缩指数、次固结系数和表观前期固结压力等土工参数之间的定量关系,并将此关系用于结构性软土一维弹粘塑性固结分析中,说明压缩曲线各段对固结过程不同阶段的影响,以及在沉降预测中,室内试验的土工参数校正和考虑粘滞性效应的重要性.     

城市固体废弃物大直径三轴压缩试验研究

参照杭州天子岭填埋场城市固体废弃物（MSW）的主要成分，人工配制MSW试样，利用大型三轴剪力仪进行固结排水剪试验，研究MSW的剪切强度特性．由于MSW内部孔隙很大，导致固结过程中体变量非常大，固结时的体变与轴向应变基本成直线关系；当轴向应变达到15％时，剪切强度还在继续增长，MSW的应力应变关系表现为加工硬化型．破坏应变取值不同，MSW的强度参数c和φ差别很大．通过对比发现，现场静力触探试验得到的强度参数与室内大三轴试验破坏应变取为10％时得到的强度参数c和φ比较接近．     

公路加筋路基的变形和承载力分析

基于双参数地基模型和土与加筋体之间的库仑摩擦假设,提出了相应的简化分析模型,考察了公路加筋路基的受力变形特性和相关参数对加筋路基施工效果的影响.结果表明：在路基沉降变形控制要求相同的情况下,铺设土工合成材料,可使颗粒填料层厚度降低50%左右,筋材应变最大值出现于距对称中心1.5~2.0倍的加载范围内;在路基填料层厚度保持不变时,铺设土工合成材料,可使路基承载力提高33%;在不考虑筋材的抗弯刚度时,加筋处理可使路基承载力提高约15%.     

真空预压法加固高速公路软基的有限元分析

根据高速公路路基的变形特点，提出了真空堆载联合预压法处理高速公路软基的三维Biot固结有限元计算模型，将砂井按照实际尺寸划分单元，避免了平面计算方法中砂井处理的问题，较以往的平面数值方法更接近实际情况．结合修正剑桥模型，对某真空一堆载联合预压试验段进行了计算、分析，取得了令人满意的结果．     

软粘土地基上建筑物不均匀震陷离心机试验研究

通过土工离心机振动台试验研究了软粘土地基上建筑物不均匀震陷问题,考察了结构物不对称性对不均匀震陷的影响.试验采用超固结高岭土地基和三维不对称结构物模型,以及整体对称的随机地震波输入,并利用弯曲元监测施振前后软土地基剪切波速以表征软土结构的演化.试验表明,软土地基不均匀震陷由地震瞬时沉降和震后长期固结沉降组成,基础不均匀沉降主要发生在地震瞬时,震后长期沉降虽然显著但相对均匀.结构物对称性对软土地基震陷影响显著,与一维或二维结构相比,三维不对称结构引起了显著的不均匀震陷,该震陷量占地震引起总沉降的一半左右,导致基础呈现出复杂的空间扭转破坏特征.     

垃圾填埋场沿衬垫界面的地震稳定性及永久位移分析

提出了垃圾填埋场的三楔体极限平衡分析法，考虑水平地震力，得到了垃圾填埋场沿衬垫界面滑动的安全系数和屈服加速度系数的近似解．参数分析表明：填埋场衬垫界面和填埋体的抗剪强度以及垃圾坝高度等直接影响填埋体沿衬垫界面的地震稳定性和屈服加速度系数．结合一维等效线性动力响应分析及Newmark法对垃圾填埋场在地震荷载作用下沿衬垫界面的永久位移进行了分析．结果表明：屈服加速度系数ky与最大水平等效地震系数kmax之比、场地特性和输入地震波的幅值及频谱特性等因素对地震永久位移均有一定影响．