扩展有限元中非连续区域的一种积分方案

为促进和推广扩展有限元在实际复杂问题中的应用,提出一种适用于扩展有限元非连续区域积分的简易积分方案。利用基于该积分方案的扩展有限元程序,结合粘聚裂纹模型实现了对三点弯梁开裂过程的模拟。结果表明,由此积分方案得出的结果与常规分片积分法方案得到的结果以及已有研究结果十分吻合。与已有积分方案相比,此简易积分方案既能保证精度和收敛性,同时无需复杂的分片积分过程,也无需考虑零能模式的控制措施,大大地降低了建模的复杂性和成本。     

自流可控灌浆技术的开发与应用

裂隙发育的复杂地质条件灌浆是在灌浆施工中经常遇到的难题之一,该文旨在开发一种适用于此类灌浆需求的自流可控灌浆技术。首先通过实验考察自流可控砂浆的性能,结果表明自流可控砂浆可独立调节其坍落扩展度和V型漏斗通过时间,且稳定性好。然后基于自流可控砂浆的特点,提出自流可控灌浆技术的工艺流程,通过调节自流可控砂浆的坍落扩展度和V型漏斗通过时间以适应不同裂隙宽度(毫米级以上宽度)和扩散距离的要求。最后,通过工程应用验证该技术的可行性。结果表明:自流可控灌浆技术能有效填充毫米级以上宽度的贯通裂隙,适用于将裂隙发育的复杂地质条件转变为常规地质条件。通过自流可控灌浆技术灌注关门孔形成相对封闭灌浆区域,结合水泥灌浆可以满足发育裂隙的复杂地质条件灌浆需求。     

偏应力和球应力往返作用下粗粒料的变形特性

为满足土石坝抗震设计的需要,并研究粗粒料在地震作用下的变形机理和特性,采用大型三轴试验机对粗粒料分别进行了偏应力和球应力往返加载试验,研究了粗粒料在偏应力和球应力往返加载条件下的变形特性。试验结果表明:粗粒料在偏应力和球应力往返加载条件下的变形可分为往复变形和残余变形两部分,变形与试验的振次、围压、动应力比等因素有关;在偏应力往返加载条件下,往复体应变总为负数,在一个加载周期中,随着剪应力的周期性变化,往复体应变两次达到剪胀最大值。     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明:模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学两方面的原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明,模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。     

考虑咬合修正系数的自密实砂浆3D-DEM模型

在自密实砂浆的3D离散元模拟(discrete elementmethod,DEM)中,为了准确模拟其摩擦特性,降低单元间相互咬合引起的阻碍作用,该文采用咬合修正系数(engagingfactor,fe)对砂浆单元接触模型进行修正。计算单元接触力时,将与运动方向相反的作用力乘以fe后进行合力的计算。采用自主开发的离散元程序对剪切算例进行数值模拟,验证了fe可有效降低单元间阻碍作用,抗剪摩擦力最大可降低85%以上。对自密实砂浆的摩擦性能进行实验研究并对结果进行模拟,结果表明:通过选取合适的fe和接触参数,模拟结果与实验结果比较吻合。     

扩展有限元中非连续区域的一种积分方案

为促进和推广扩展有限元在实际复杂问题中的应用,提出一种适用于扩展有限元非连续区域积分的简易积分方案。利用基于该积分方案的扩展有限元程序,结合粘聚裂纹模型实现了对三点弯梁开裂过程的模拟。结果表明,由此积分方案得出的结果与常规分片积分法方案得到的结果以及已有研究结果十分吻合。与已有积分方案相比,此简易积分方案既能保证精度和收敛性,同时无需复杂的分片积分过程,也无需考虑零能模式的控制措施,大大地降低了建模的复杂性和成本。     

堆石混凝土浇筑过程的模拟实验

堆石混凝土(rock-filled concrete,RFC)的性能很大程度上受到其浇筑过程中所使用的自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)的流动性能和填充能力的影响。该文采用大粒径玻璃球模拟实际石块,设计了L型有机玻璃箱进行RFC的模拟浇筑实验。分别采用流动性不足、流动性适中以及流动性较大三种不同流动性能的SCC进行浇筑实验,并分别对其填充性能和骨料含量稳定性进行对比分析。研究结果表明:SCC的填充性能随着其流动性能的增加而增加;流动性不足以及适中的SCC的骨料含量稳定性较高,流动性较大的SCC的骨料含量稳定性较低;在RFC施工条件不好时,可以通过适当增加SCC的流动性,牺牲一定的骨料均匀性来保证填充密实。     

砂土边坡地震动力响应离心模型试验

为研究砂土边坡的地震响应规律,采用El Centro波作为地震输入,在50倍重力加速度条件下进行了边坡的动力离心模型试验。试验在土工离心机及专用振动台上实施,利用加速度传感器记录了模型不同位置地震响应的加速度时程并进行了频谱分析。结果表明最大响应发生于坡顶,该处地震波反应谱放大系数最大值为4.78。地震波反应谱不同频率成分放大效果不同,与5.7-6.7Hz的频率成分相应的反应谱放大最大。边坡自下而上存在地震响应放大现象,边坡上部响应大于底部,靠近边坡斜面的响应大于内部。     

渗流作用下的岸坡泥沙起动条件

考虑渗透力作用,分析坡面泥沙受力特点,推导出岸坡均匀沙的起动条件和临界切应力计算公式,并采用不同渗流比降和不同水流方向的算例,以及长江中下游典型岸坡的实例,对渗流作用作出了定量分析。结果表明,泥沙起动流速曲线存在明显的转折点,可以解释崩岸的突发性;向坡外的渗流将大幅降低岸坡泥沙起动条件;冲刷水流方向也影响泥沙起动流速,在接近零流速破坏坡角时影响显著。