三向光弹试验的几个问题

为了使整体结构模型光弹试验得到必要的精确实验结果,本文结合水利工程中应力 研究的需要,介绍了微小初应力的复杂整体模型的铸形,温度控制和粘接技术,在５０ × ２３ × ２０ｃｍ的多孔洞复杂模型中得到材料初应力及粘接初应力均小于０．１级／ｃｍ厚的良 好效果。 本文第二部分介绍了一种能够对复杂整体模型在高温下模拟水压载荷的机械传力系 统。实测系统传力损失＜６‰,并通过楔形传力块使作用力重分布在整体模型（拱坝） 上游面得到和水压很相似的压力分布。 本文最后也介绍了用一个模型的切片、切条来确定空间六个应力分量的实用观测计 算方法。     

岩体工程中三维变弹模光弹性应力计算问题

根据光弹性实验原理,本文提出了岩体工程中变弹模光弹性实验的主要计算公式。同时还对变弹模三维光弹性应力计算问题进行了讨论。本文对于非均质岩体工程的变弹模光弹性实验计算有着一定的参考意义。     

材料非均质性对混凝土断裂的影响

用边界元方法定量地计算出骨料离主裂纹尖端的位置、弹模比、骨料与基质交界面微裂纹的长度等对混凝土断裂性能的影响，从而把骨料增强（通常骨料弹模＞基质弹模）与微裂纹削弱两种相互制约的因素分离开来。计算实例表明，考虑材料非均质性影响，混凝土的断裂指标可能有较大的波动。     

变弹模光弹模拟中的层面温度约束应力——Ⅱ.层面温度约束应力的数值计算

本文在温度约束应力产生的内在机理基础上,利用有限元法对变弹模光弹模型中层面温度约束应力的发展过程进行了数值计算,计算结果与实验观测结果的一致性表明了数值方法对次生应力的可计算性,从而可实现在变弹模光弹模型应力分离的计算程序中直接对次生应力进行计算并加以消除.     

变弹模光弹模拟中的层面温度的约束应力—Ⅲ.层面温度约束应力的消除方法

本文在温度约束应力产生的内在机理基础上,通过对变弹模光模光型冻结和退火过程中应力条纹图的观测比较,论证了温度约束应力条纹图的稳定性以及二维、三维模型层面温度约束的等效性,从而提出了模型实验中消除温度约束应力影响的“单一模型”法,并给出了该方法条纹参数叠加形式的表达式,这对消除岩体结构工程变弹模光弹模拟中温度约束应力的影响,提高实验精度具有重要意义。     

变弹模光弹模型层面温度的约束应力

本文通过实验研究和理论分析探讨了变弹模光弹模型层面温度约束应力的产生机理及其发展过程,并且反复用实验验证了约束应力条纹图的稳定性即约束应力的不变性,从而提出了消除其影响的“单一模型法”,并给出了该方法条纹参数叠加形式的表达式,它对消除岩土工程变弹模光弹模拟中的约束应力影响、提高实验精度具有重要意义。     

双悬臂深梁应力光弹性研究的精度分析

对双悬臂深梁─—桥墩顶帽的应力光弹性试验中的模型冻结、模型粘结、模型加载、泊松比以及应力条纹对应力场的影响作了定量或定性分析，结果表明：模型冻结过程的内外温差、杠杆式加载装置大于7时的粘结材料弹模比，对应力场影响不大，但材料的泊松比、应力条纹值对应力场有较大的影响．     

光弹应变计实测混凝土坝应力和模型试验电算的对应关系

本文介绍一种简易、经济的光弹应变计，它曾用于混凝土结构物边缘应力的测量，光弹应变 计可以按工程需要改变灵敏度（由２０×１０－６到１×１０－６），且在实测中稳定性良好，这种仪器已用 于混凝土的应力释放和长期观测，效果尚好。为了利用观测结果进行第一次蓄水时坝体应力予报，本文也列举了用光弹应变计进行原型实 测（１９７６年以来）的坝体应力绝对值，以及其结果和同条件下模型试验和电子计算机结果的良好对应 关系。不仅在单一因素一液压时，而且在施工期自重和温度摆动引起的温度应力的较复杂情况下， 应力都有良好的对应关系。     

1．8t钢锭模热应力的有限元法计算

用有限元法分别计算了三种截面尺寸的钢锭模的热应力，结果表明，两种实验钢锭模应力分布不均匀，所以模耗较高；而模锭比为１．１的钢锭模应力分布均匀，模耗较低。     

光测综合应力模型实验研究

本文提出一种新的高容重、低弹模的实验材料，采用埋置在模型内的高灵敏度、低弹模的光测元件观测本身的应力。利用模型材料自身的重力可以产生与原型相似的累积的构筑荷重，同一个模型可以重复用于多种荷载工况。这种新的实验方法为研究由水压、自重等等荷载引起的综合应力提供有利的条件，并将提高实验效率。本文还给出了一个应用实例。     

不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响

岩石相似材料配比中水敏材料的合理选择是开展水岩劣化作用下岩体工程大型物理模型实验研究的重要基础与前提。从研制适用于开展水岩作用相关物理模型试验相似材料的角度出发,以石英砂、重晶石粉为骨料,水泥、石膏为胶结材料,分别添加膨润土、伊利石粉、高岭土作为水敏性调节剂来制作岩石相似材料,开展了单轴压缩、直剪以及水理性试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数和水理性质指标,并采用单因素控制法深入分析了不同黏土矿物类型与不同掺入量对相似材料试样物理力学性质与水理性质的影响。结果表明：(1)添加黏土矿物的相似材料,其物理力学参数分布范围广,能满足岩石相似材料的需求;(2)黏土矿物的添加显著改变了试样的物理力学性质,随着其掺入量的增加,试样密度、抗压强度、弹性模量以及黏聚力整体呈下降趋势,内摩擦角呈增大趋势,其中膨润土的影响程度强于伊利石粉和高岭土;(3)含有膨润土的相似材料相对于其他黏土矿物吸水率更大,更易于发生崩解,更适合作为研究水岩相互作用的物理模型试验相似材料的水敏性添加剂。该研究成果可为研制适用于开展水岩相互作用的物理模型试验相似材料提供参考。     

岩石非均匀特性的DDA方法模拟

采用非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法,根据Weibull分布函数引入岩石细观非均匀性模型,对巴西圆盘的劈裂实验进行计算机模拟.在非均匀性模型中考虑弹性模量、泊松比和强度参数的非均匀性.非均匀圆盘和均匀圆盘模拟结果的对比表明,非均匀模型的引入使得细观尺度下采用线性本构能够得到岩石的宏观非线性力学响应,并且非均匀性的引入使得岩石表现出更低的宏观强度特性.通过对比只考虑弹性模量、泊松比的非均匀性和同时考虑弹性模量、泊松比和强度的非均匀性的模拟结果,发现考虑强度非均匀性的巴西圆盘宏观强度更低且裂纹的产生更加分散.研究工作有助于对岩石非均匀和非线性特性的理解及其数值模拟分析.     

大坝坝基岩石性状变化的评价

大坝建成蓄水,坝址自然环境发生剧变,有利于库水中有机质的富集,致使下层库水弱酸性化和含侵蚀CO2。库水在向坝基运移过程中,与坝基岩石间产生物理化学作用。钾,钠,硅,铝等元素是组成岩石的基本成分,它们在坝基水中的大量迁移是评价坝基软岩性状变化（软化,泥化）的重要依据。少数坝基胶状析出物化学成分中,SiO2和Al2O3含量高达50％以上,水中SiO3^2-含量也丰富,说明坝基局部地段软岩性状发生了变化。     

岩石风化程度对土岩双元基坑变形的影响

土岩双元基坑是指开挖深度范围内,上部为土层,下部为岩层的基坑。由于下部岩层的力学性质与土层差异较大,因此传统纯土体的一元结构基坑相关理论与经验对该类基坑的适用性较差。本文利用FLAC3D有限差分软件,建立不同岩石风化程度的土岩组合基坑计算模型,研究不同岩石风化情况下土岩双元基坑的变形规律,并用连续-离散耦合模型模拟土+破碎岩石基坑失稳过程。结果表明：若岩层完整,最大水平位移出现在土层中,岩层中水平位移很小;若岩层为破碎状,最大水平位移有可能出现在岩层中;岩层中的粘土夹层也可能是基坑最大变形出现的部位;破碎岩石内部的破坏是同土层同步发育的,最终二者一起发生整体滑移破坏。了解基坑的变形规律,有助于针对性地采取加固措施,对破坏区域的细观研究为基坑支护设计提供了依据。     

不同地基条件对核岛厂房结构地震响应的影响

以某CPR1000堆型反应堆厂房的集中质量简化模型为研究对象,基于Super FLUSH软件平台,考虑结构-地基动力相互作用(SSI),并采用弹性模量模拟岩性地基线弹性特征,等效线性模拟土质地基非线性特性.建立不同地基条件的核岛厂房结构响应分析模型,从而分析不同地基条件对核岛厂房结构地震响应的影响.该模型计算结果表明:随着地基条件的变化,尤其是从岩性地基到土质地基,核岛结构响应变化明显.     

用非连续介质力学模型研究混凝土的Ⅰ型断裂

为进行连续介质到非连续介质转化的数值模拟,实现结构破坏过程的仿真分析,将固定和旋转的弥散裂缝模型与变形体离散元方法结合应用于混凝土、岩石等准脆性材料的受拉开裂过程分析。通过对比三点弯梁试验的数值模拟结果与试验结果,验证了模型能够定量预测裂缝的发生及开裂过程中的变形,获得了合理的结构荷载位移响应曲线,同时旋转裂缝模型同固定裂缝模型相比可以一定程度上避免剪切锁死现象。方法为连续非连续介质统一力学模型的进一步研究奠定了一定的理论基础。     

基于改进遍布节理模型的岩石基坑开挖稳定性数值分析

为解决现有研究针对开挖于层状岩体中且边坡含高倾角外倾结构面的岩石深基坑开挖稳定性的研究相对欠缺的问题,本文依托徐州市地铁3号线南三环站基坑工程,通过对FLAC3D中既有遍布节理模型的改进,得到了可同时考虑层状岩体变形和强度各向异性的横观各向同性弹塑性遍布节理模型,基于该本构模型采用数值模拟分析的方法对不同岩层倾角条件下基坑及围护结构的变形情况进行了模拟分析。结果表明：地面沉降最大值和围护桩的最大水平位移均受岩层倾角影响,当岩层倾角为50°时上述量值最大。为定量分析岩层倾角影响下围护桩的变形规律,对模拟结果进行了数据拟合,获得了围护桩最大变形与岩层倾角的理论关系。强度折减计算结果表明,岩层倾角为50°时基坑开挖完成后的安全系数最低,并获得了不同岩层倾角下基坑开挖完成后边坡的安全系数分布及基坑边坡的潜在破坏面形式,给出了依托工程围护桩的桩间距优化建议。     

基于组合赋权法与云模型坝基岩体质量评价

利用组合赋权法与云模型对坝基岩体质量分级进行了评价,主要采用6项评价指标:岩石单轴饱和抗压强度、结构面间距、RQD、完整性系数、声波纵波速度和地应力修正系数,以金沙江旭龙水电站坝基岩体作为实例进行了质量评价.通过偏好系数法将优序图法和熵值法组合,利用云数字特征值建立岩体质量各评价因子的云模型,并得出岩体样本各评价因子对应的确定度,综合确定度最大值对应等级为岩体的质量等级.利用云模型的评价结果与传统的BQ分级法和可拓理论的评价结果进行比较验证,云模型具有可操控性和较高分类精度,能够精确地表达出岩体质量的综合确定度.     

基于水平集法的三维非均质岩石建模及水力压裂特性

采用水平集法(LSM)描述非均质岩石的静态材料边界特性,探讨分层特性、含有随机分布包裹体特性和具有Weibull分布特性的三种非均质岩石材料有限元建模方法,并与基于完全流-固耦合弹塑性理论的弥散裂缝模型相结合进行水力压裂过程的模拟. 在水力压裂模型中通过Corey关系和相对渗透率计算压裂液与原有液体混合的特性. 最后进行符合Weibull分布的非均质岩石材料的水力压裂传播特性的计算,给出了等效开裂区域的发展过程、注水点处水压力与注水时间变化曲线和有效应力路径. 模拟结果表明,采用水平集法能够有效地描述岩石材料的非均质特性,同时该法能够与弥散裂缝模型很好地结合,实现三维非均质岩石的建模与水力压裂过程的模拟.     

软土地层基坑群模型试验相似材料研制及应用

针对基坑群连续开挖存在的耦合效应,首先确定相似材料配比方案,其次通过正交试验得出合理的配比材料,进而设计基坑群模型试验,研究了两侧基坑叠加作用影响下车站基坑的围护结构和土体表层变形。研究结果表明：满足该软土地层相似常数的土层材料配比为石英砂：滑石粉：双飞粉：膨润土：水=0.27：0.27：0.232：0.058：0.17;相较于无邻近基坑开挖的地铁站,旁侧存在基坑开挖时由于相邻墙体引起的墙后土拱效应叠加而减小了坑间土体水平应力,进而减小开挖引起的围护结构受力和变形,但坑间土体沉降较大;基坑间距是支护结构变形的主要影响因素,两侧基坑间距位于1-2H之间（H为基坑深度）,接近1倍开挖深度一侧的叠加影响大于接近2倍开挖深度一侧。基于所配相似材料开展的基坑群模型试验具有很好的试验效果,对相关基坑群模型试验有一定参考作用。