块体单元法及其在岩体稳定分析中的应用

所提出的块体单元法，是以块体单元的刚体位移为基本未知量，并根据它们在外力作用下的平衡条件、变形协调条件及块体之间夹层材料的本构关系，建立起块体单元法的支配方程，用于确定块体位移及夹层材料的应力状态。该法特点适用于具有地质结构面岩体的稳定分析，也可以对一般结构进行变形和应力分析。与有限单元法相比，可减少未知量个数，提高计算精度和速度。     

考虑钢筋作用的块体单元法计算模型

依据块体单元法的理论和计算模型,提出了考虑钢筋作用效应的块体单元法计算模型.在此模型中,钢筋被简化为线弹性体,选取标距段内的钢筋为基本钢筋单元,通过分析钢筋在块体单元中的受力特性,建立起钢筋的应力模式,然后得到其内力势能表达,将此势能并入结构的整体势能中,从而实现钢筋单元和块体单元的结合.算例结果表明,该模型合理且可行.     

基于块体单元法的砌块介质变形数值模拟

基于块体单元法,在块体的位移模式中考虑块体单元的刚体位移、常应变及弯曲曲率,编制了平面块体单元法的程序.数值模拟结果表明,此法能显著提高块体单元法的位移和应力精度,为模拟层状介质如层状岩体的变形,尤其是弯曲变形提供了参考.此外,在块体的接触面内引入材料的非线性来模拟介质沿接触面的屈服或开裂破坏,并通过砌块墙体的破坏模拟算例验证了方法的可行性和可靠性.     

三峡大坝左厂3号坝段稳定性的数值分析和试验研究

三峡大坝左岸1#～5#厂房坝段稳定性是工程的关键问题之一。采用弹塑性块体元法对3#厂房坝段的稳定安全度进行了研究，块体单元法是一种以块体单元形心的刚体位移为基本未知量的数值分析方法，它可以精确和方便地模拟岩体结构面，能够较好地解决非连续介质的力学问题。它在稳定性分析方面的正确性被室内模型试验所证实，两者的结果相当一致。文章最后给出应用该法分析三峡大坝3#厂房坝段在多种工况下的稳定性分析成果。     

块体单元法在龙滩边坡开挖与加固分析中应用

龙滩工程右岸坝肩边坡高近300 m,且地质条件复杂.针对边坡中特定岩石块体的稳定性分析表明,在开挖过程中,边坡局部部位,特别是小块体和中块体所在部位,稳定安全系数不足.利用弹粘塑性块体单元法,对龙滩右岸坝肩边坡的开挖和加固进行了分析,所建立的块体单元计算模型对边坡复杂的开挖过程和加固措施进行了有效的模拟.计算结果显示各开挖步位移变化趋势和典型结构面屈服区分布合理;支护措施控制边坡变形效果明显,同时,相对于无支护情况下,各特定块体在各计算工况下稳定安全系数均有所提高.研究表明弹粘塑性块体单元法应用于岩石工程具有有效、适用和方便的优点.     

梁弯曲,扭转,稳定分析的三维退化层合梁单元有限元法

首衔在２０结点三维块体等参元及１６结点相对位移板壳元的基础上,引入梁的基本假定,采用等效数值积分法,构造出１２－２０结点三维退化层合梁单元,然后考虑几何非线性,给出用于梁线弹性稳定分析的有限元列式,文中单元直接由三维块体等参元退化而得,只有线位移自由度,可以方便地与相对位移板单元和三维块体单元协调连结。又用三维退化梁单元分析了实心杆的弯曲、自由扭转及分支屈曲的临界荷载,其数值结果和理论解符合很好。     

三峡大坝左岸3＃坝段稳定性的块体元分析

采用弹塑性块体单元法计算三峡大坝左岸3     

块体单元法中地下水荷载分析的一种方法

基于非线性块体单元法和裂隙渗流的立方定律，建立了裂隙岩体变形和渗流的耦合分析模型，该模型反映了裂隙岩体的不连续变形和裂隙渗流的规律，分析了裂隙岩体和渗流相互作用，较为实际地考虑了地下水荷载的作用.     

钢筋混凝土桥梁结构分析的有限单元法（Ⅰ）—线弹性分析

本文根据虚拟层合单元的概念，构造了可分析带箱的钢筋混凝土桥梁结构的８－２０结点的三维层合块体单元，大大减少了单元数目，提高了计算效率，而精度却无明显降低。     

结构灵敏度分析的解析方法

对基于有限单元法结构设计灵敏度分析的有限差分法,半解析法和解析法进行了评述,针对不同性质的设计变量,推导了杆件单元和块体等参单元设计灵敏度分析的解析公式,给出了解析求解劲度矩阵,荷载矩阵及单元内（应）力矩阵对设计变量导数的算法。算例表明,本文方法计算精度高,方法简单,计算工作量少。     

结构碰撞的动力学研究及应用

针对均质自由梁坠撞时局部发生较大的弹塑性变形而引起的材料非线性,提出了自由梁坠撞过程的力学模型,利用弹塑性有限元法模拟出了碰撞部位的非线性弹簧的力学特性曲线,求出了坠撞响应并可将此法推广应用于多体系统的坠落碰撞问题求解。     

C形试样的极限载荷和J积分

本文根据塑性力学滑移线场理论求出C形试样的极限载荷P_L,通过试验找到C形试样的无量纲柔度BEC表达式和加力点间弹塑性位移△表达式,并根据J积分与形变功的关系式提出C形试样的J积分公式。     

基于三维位移插值的边坡滑移面搜索模型

最危险滑移面位置的确定是研究边坡稳定性的一项关键工作,而边坡失稳过程中岩土体位移特性变化是边坡稳定状态最直观的表现.本次研究采用有限元方法对边坡的位移场进行数值模拟,通过编程软件对导入的数值模拟结果进行编程开发,并利用空间位移插值算法,实现对边坡上最危险滑移面的精确、高效搜索.最后通过一个经典的三维边坡算例分析验证该方法和程序的合理性.该方法无需对滑移面形状与位置进行假设,计算结果可靠,并且易于编程.     

基于滑面应力优化的土坡稳定分析方法

基于滑面有限元应力分析的土坡稳定分析方法的关键在于滑面上应力的计算,而已有方法的共同点是滑面上点的应力是在其所处的单元内插值得到,从而引起滑面上应力的不连续.基于此提出了一种基于滑面应力优化的土坡稳定分析方法,即对滑面一定区域内的应力进行光滑,通过该区域的滑面上点的应力由外推得到,从而得到较光滑的应力分布,安全系数的计算结果更符合实际.     

基于P-Y曲线的水平承载群桩有限元分析

通过将P-Y曲线与有限元法相结合，探讨了多层地基中水平承栽桩非线性受力特性分析的简捷、精确方法．该方法假定桩间土对桩单元的水平抗力按线性分布，引入线性插值函数模拟单元约束反力，导出了桩一土相互作用的P-Y曲线非线性有限元计算模型，利用直接迭代算法进行编程求解．工程实例分析表明：计算结果与m法相比具有良好的一致性，该方法简便，稳定性好，便于工程设计应用。     

用DEM法预测复合滑动面岩体的稳定性

根据一档水条形山体测压管水位的原型观测资料，用确定性函为九法和物质推断法建立测压管水位与库水位、降雨、时效等因素有关的统计模型和预报方程，由预报方程预测条形山体在高水位和不利降雨情况下的地下水位，从而同山体可能滑动面上的上举力，在岩体自重和上举力共同作用下，用分解平衡法（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ Ｅｑｉｌｉｂｒｉｕｍ Ｍｅｔｈｏｄ）求其可能滑动体的稳定安全系数，从而判断其稳定性。     

中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆稳定研究

中空式混凝土复合防护大板基础作为一种新型基础,在输电线路中得到广泛的应用。为了研究其抗倾覆稳定性,采用理论公式推导和有限元模拟相对比分析的方法进行研究。首先,通过普通建筑结构的抗倾覆稳定(即倾覆外荷载产生的弯矩与重力产生的抵抗弯矩的关系),推导出中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆稳定公式。其次,再以大板应力、基础周围土体塑性应变以及位移-荷载曲线为参考进行分析,进而提出中空式混凝土复合防护大板基础抗倾覆修正系数的概念。最终,提出了中空式混凝土复合防护大板基础的抗倾覆稳定修正公式,并为其在输电线路中的应用提供理论依据。     

索风营水电站Dr2危岩体稳定安全度有限元分析

采用边坡稳定分析的非线性有限元混合解法对索风营水电站Dr2危岩体的稳定性进行了分析,即由强度折减法搜索其可能滑动面,确定危岩体最可能的破坏方式和滑动面位置,然后重新建立模型,加入搜索得到的滑动面和加固措施,由有限元迭代解法求得其滑动面的安全系数.通过该法确定了Dr2危岩体最危险滑动面,并计算得到了每项加固措施对危岩体抗滑稳定安全性的贡献度,为加固措施的优化提供了一个很好的参考依据.     

Active deformation of Chinese Mainland from GPS measurement and numerical simulation

Using discontinue deformation analysis(DDA) method we analyzed the characters of the crustal deformation of Chinese mainland in this study form the velocity field revealed by 308 GPS stations. The result shows that the current N-S compression rate and W-E extension rate of the south Tibetan plateau are 1.40 × 10-8/a and 1.81 × 10-8/a, and that of Tiansan block are 2.59× 10-8/a and 0.62× 10-8/a. The Altyn Tagh is a left-lateral strike slip fault with a current slip rate of 8-12 mm/a, and the clockwise rotating rate of Tarim and Gansun-Qinghai block are -8.7 and -8.1 nrad/a, respectively, with respect to the Eurasia plate. According to the boundary condition of Chinese mainland respect to the Eurasia obtained from the DDA model, a two-dimension discontinuous finite element method(DFEM) model was built. Using this model, we evaluated the relationships between the slipping of Altyn Tagh and the crustal deformation and dynamics of Chinese mainland, and found that the slip of Altyn Tagh has influence on compression of Tibetan plateau, rotating of Tarim basin and Gansun-Qinghai block, the region absorbing the energy generated by the collision of Indio Plate and Eurasia plate, the ability and method of energy transferring toward east and the deformation of both Ordos block and North-China block. Further more, the slip of Altyn-Qiliansan Tagh strongly effects the stress field in most part of north-south seismic belt. The crustal deformation and tectonic activities of Chinese mainland west is mainly caused by the block boundary stress generated by the movement of India Plate, and it also influences some area of the east mainland through slipping along Altyn-Qiliansan Tagh. In some Part of east China and south east of China, the small-scale mantle convection and the effect of denudating can not be ignored.     

基于网格化应力场的边坡滑移面搜索模型及应用

为了将数值计算方法有效地应用于边坡稳定性分析,建立一种基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.首先,通过建立有限元分析模型求得边坡应力场,并提取单元坐标及各应力计算结果;其次,根据边坡模型几何尺寸建立直角坐标系,将边坡在平面内按网格式离散为n个方格,使每个网格内可包含一个或多个原有限单元网格;再次,通过编制程序提取边坡应力场,在每列网格内依据C-M屈服准则搜索出最可能达到屈服条件的有限单元并标记;同理依次搜索出各列潜在滑移单元并串联,即实现基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.最后,选用国际经典边坡案例,依据矢量和法安全系数表达式,基于应力场网格式边坡滑移面搜索进行边坡稳定性分析与计算,并与传统方法进行对比分析,证明该方法可行性和优越性.该方法适用于非极限状下边坡稳定性的评价与分析,计算结果更为合理.