承压含水层应力场与井水位变化的数值模拟

将含水层看成孔隙弹性介质,建立二维承压含水层理想模型,计算周围应力场变化引起的井水位变化的分布和量级,讨论井水位突变的消散规律。根据消散过程,用反褶积的方法,从井水位数据计算周围应力应变场的变化,并用数值方法和会理川06井的固体潮数据验证这种方法的可行性。应用数值模拟结果探讨同震井水位阶变的机制,认为简单的孔隙弹性模型不能解释同震井水位变化特征。     

复杂地层深基坑井群降水综合控制方案优化分析

为控制工程物料成本及时间成本的投入,实现对复杂地层降水控制措施的合理化选择。以京安城际榆安1号隧道明挖段深基坑降水施工为背景,通过有限元模型分析和现场抽水试验相结合的方法,研究了止水帷幕插入深度、单井抽水速率及抽水时间对深基坑降水效果的影响。结果表明：基坑降水止水帷幕插入比控制在1:0.9时,基坑降水效率及成本投入最优;抽水时间随单井抽水速率整体呈先快慢的下降趋势,但增加到一定范围后趋势变缓、相关性减弱,单井最优抽水速率取125 m3 /d最优;抽水1~7天坑内地下水位降幅较大,达到最大降深的95.2 %,以第7d的水位降深为标准进行降水方案设计最合理。可见科学的降水方案不仅有助于水资源保护也关系到工程降水安全经济进行。     

大型群桩-软土共同作用性状研究

以某水闸工程为研究对象,应用有限元方法对大型群桩与软土地基共同作用性状进行了研究.建立三维非线性有限元模型,通过改变影响沉降参数和桩体布置方式、桩径、桩端土性质等,分析了群桩沉降性状.结果表明,在实际工程中,桩直径以800~1 000 mm为优,桩端部土体用于持力层的土体弹性模量不宜小于400 MPa.     

弹塑性地基条件下群桩-土-承台的共同作用研究

采用自编弹塑性有限元程序,在弹塑性地基条件下对群桩-土-承台的共同作用做了数值模拟,对土的分担比、底板沉降、基底反力做了深入分析,得出了有价值的结论,对桩基设计具有较大的指导意义.     

抽汲井试井分析数学模型的建立及精确解

根据抽汲井试井工艺过程及其特点,采用已知上一次抽汲结束时的地层压力分布规律建立下一次抽汲数学模型的方法,建立了抽汲井试井分析数学模型,并在Laplace空间求解出了相应的精确解。将这一成果应用于长庆油田之中,结果表明:该理论能描述抽汲井的井底压力瞬变性及抽汲期井底压力变化无规律性的特征,符合实际测试工艺情况,弥补了抽汲井试井这一空白;提高了该类井试井的解释率和解释结果的可信度。同时,利用该理论还可计算抽汲过程中任一时刻的井底压力和关井时刻的井底压力,解决了抽汲井难以计算关井时刻井底压力的问题。     

变井阻条件下碎石桩复合地基固结解析解

针对实际工程中碎石桩复合地基固结的井阻问题,深入分析了碎石桩的井阻成因以及变井阻条件下的时间效应与空间效应.采用解析方法,建立了考虑井阻时间效应的复合地基固结方程.通过分析碎石桩渗透系数的变化规律构建了两种桩体渗透系数随时间变化的函数,并导出了特定变化模式下的碎石桩复合地基固结解析解.分析结果表明:井阻变化对于碎石桩复合地基固结速度影响显著,且该结果较现有的复合地基固结理论更接近工程实际;井阻因子初值越大,井阻时间效应的影响越严重;在相同条件下,增加桩体渗透性比提高桩体模量更有利于加速碎石桩复合地基固结.     

桩筏基础共同作用下群桩的剪切位移法

将桩的上部结构、基础与地基三者视为统一整体,上部结构考虑空间框架形式,筏板计算采用享奇中厚板8节点等参数单元,桩土体系采用剪切位移法考虑群桩效应进行共同作用的空间,分析并编制了相应的程序.所编制程序具有一定通用性,适用于工程实践.     

抛物线型大位移井剖面设计问题的解析解

在大位移井的轨道设计中,抛物线剖面是一种常用的类型。抛物线剖面设计的关键是求解抛物线初始点井斜角所满足的一个三角函数方程。使用倍角公式将该三角函数方程转化成一个四次代数方程,并进而求出了解析解。使用解析解可以简化抛物线剖面设计过程,减少计算工作量,提高计算速度。     

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。     

考虑群井效应下的预降水引发地表沉降计算与分析

潜水层基坑开挖前预降水处理会引起地表沉降,提前预测地表沉降数值对于实际工程具有重要意义。对于预降水处理引起的地表沉降值,采用理论计算和数值模拟的方法分别进行求解。理论计算考虑群井效应,提出预测水位降深曲线,以原地下水位和预测水位降深曲线为分界,分区计算沉降量,叠加后得最终沉降量;数值模拟采用PLAXIS 3D建模,用井单元模拟降水井,流固耦合对预降水期间周围地表沉降求解,并揭示群井效应下抽水流量和孔压变化规律。为验证理论计算方法可行性,用规范法计算结果和工程实测数据加以验证分析,结果表明,所用理论计算和数值模拟值方法能较好地接近实测值,具有一定的工程实用价值。     

隔水底板倾斜时定降深抽水非稳定流计算

利用张蔚榛教授对含水层地板倾斜情况下定流量水井附近地下水非稳定流计算的结果,讨论在定降深情况下的解析解.采用了Boussinesq偏微分方程,使用修正Bessel方程性质,拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换等方法,求解在定降深情况下含水层底板倾斜时非稳定流的解析解.     

回灌水温对水源井抽水量的影响分析

水量充足稳定对于保证深井水源热泵系统正常运行极其重要.根据地下水动力学相关理论.建立了燕储井的地质概念模型,确定了井涌量的计算公式;从回灌水温对渗透系数和贮能井开采量产生影响的角度出发,比较了不同水温下的水源井抽水量随水位降深的变化以及水源井热影响半径随抽水量的变化,分析了回灌水温变化对抽水量的影响,其结论可为实际应用提供参考.     

水泥混凝土板水分迁移模型的近似解析解

为了研究早龄期混凝土板的水分迁移规律,建立了早龄期混凝土路面板在外部干燥条件下的1维水分迁移模型,推导了基于Adomian分解法的求解任意边界条件下的非线性水分迁移模型的初边值问题的近似解析解,并与早龄期混凝土板的干燥过程试验数据和Crank-Nicolson有限差分法数值解的结果进行了比较.结果表明,Adomian分解法的收敛速度非常快,是一种有效的求解任意边界、初始和扩散系数下的混凝土板干燥过程的偏微分方程的方法.     

波浪及水流共同作用下的泥沙运动

本文首先简单讨论了波浪及水流共同作用下床面剪应力的表达形式;然后对波浪及水流共同作用下泥沙运动的各种理论和研究现状作了评述;指出了根据河流输沙理论用剪应力替换方法推导波浪、水流共同作用时输沙公式的困难:当水流作用占主导地位时,结果是合理的,但当波浪的作用与水流的作用相当或波浪作用为主时,其结果是不可靠的.文中同时简单介绍了理论与现场和实验室观测资料的验证情况,提出了有待进一步研究的课题.     

低产油井抽油机原理及动力学研究

针对现有抽油机应用于低产油井时体积大、重量大、能耗高、效率低的问题,提出一种低产油井抽油机,实现体积小、重量轻、效率高、能耗低。通过理论分析,建立了该机型的运动和动力学模型。通过实例计算、室内和现场试验表明,该机型减速器输出轴净扭矩和电动机有效输出功率波动较小,全周期做正功,提高了电动机瞬时利用率和系统效率,节能效果明显。     

复合应力状态下裂纹形成的行为

以应力场强法为基础，研究非对称缺口构件的裂纹形成部位和寿命，提出了应力场强函数σＦＤ，σＦＤ。该函数既考虑了危险部位处的应力值，又考虑了其附近损伤区的应力和应力梯度对裂纹形的贡献。     

软土深基坑高压力水头承压水突涌治理与研究

在软土深大基坑开挖过程中,高水头承压水对基坑的威胁不容轻视。依托于长江北岸某软土深基坑高压力水头承压水突涌事故,从降低承压水水头方向入手,通过理论计算和数值模拟对比分析现场监测数据,研究通过减压降水降低坑内外承压水水头的工程措施,实现对高压力水头承压水导致的基坑突涌事故的治理。结果表明:坑外施工降水井进行减压降水对于基坑突涌的治理效果显著。     

盾构施工引起的超孔隙水压力解析解

基于MohrCoulomb屈服准则,在考虑土体的内摩擦角φ的情况下,推导了盾构通过时引起的超孔隙水压力的公式并与φ=0的情况作了比较,表明φ值使得塑性区范围和超孔隙水压力值变大.塑性区的范围和塑性区内超孔隙水压力的主要影响因素是盾构土舱压力,但弹塑性区交界处的超孔隙水压力值为a6ccosφ(a为Henkel系数,c为土的粘聚力),与土舱压力无关.以上海地铁10号线同济大学站—国权路站区间隧道为实例,对此进行现场监测,结果显示解析解与实测值吻合较好;提出开孔释放超孔隙水压力对策,经实践检验非常有效.     

机制砂混凝土的冻融和盐侵蚀耐久性

对机制砂混凝土进行了冻融循环试验。考虑了三种强度等级(C30、C40、C50)和四种介质(清水、质量分数为5%的氯化钠溶液、质量分数为5%的硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液+5%硫酸钠溶液组成的混合盐溶液)。重点考察质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度的变化。结果表明:随着冻融循环次数的增加,四种环境下机制砂混凝土的质量、相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;盐的存在加剧了机制砂混凝土在冻融循环过程中产生的表层剥落,却减缓了机制砂混凝土相对动弹性模量的下降;盐溶液种类对机制砂混凝土冻融后质量损失率和相对动弹性模量的影响程度不同,氯化钠比硫酸钠的破坏力强。     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。