土体物理参数及空间构形的分形研究

土是由土的颗粒组成,存在着大量的孔隙.研究表明,土体中的颗粒和孔隙表现出分形特征.本文从两个方面介绍了土体物理性质的分形研究:(1)分形用于定量描述土体的的密度,孔隙表面积等物理参数;(2)分形用于定量描述土体的构形,如土体微观结构,孔隙尺寸分布,颗粒尺寸分布等物理性质.     

深基坑大尺寸物理模拟试验与基坑土体变形参数研究

基坑工程中土体变形参数的研究对于基坑工程稳定性分析有重要的指示作用.本文基于相似理论的原理和方法,以中央电视台主楼基坑为试验对象,建立模型与实体基坑工程尺寸比例为1∶10的大型物理模型试验.对比物理模拟试验结果与实测资料发现:大型物理模型试验对于基坑开挖土体变形过程有更精确的模拟,其中模型桩顶最大水平位移约为开挖深度的0.32%,实际工况约为1.4%;模型被动土压力随开挖深度的变化规律与实际工况相似,且数值接近.物理模拟的结果与实际工况所检测的结果较为一致,可为实际基坑施工提供依据.     

混合型索穹顶结构参数化构形研究

提出一种具有普适性的索穹顶参数化构形方法．通过分析混合型索穹顶的几何拓扑对结构动力特性的影响，指出混合型索穹顶的设计应遵循“加强短板”的原则，构形参数C中的元素2应尽量布置在靠后位置，并据此对结构的拓扑进行优化．对跨度为71.2 m的实际工程进行了案例模拟分析，结果显示：设计的混合型索穹顶结构在1 kN/m²的均布荷载作用下，最大节点位移小于结构跨度的1/250，结构的前15阶自振频率明显大于对应的Geiger型索穹顶．研究表明：所提出的索穹顶参数化构形方法能够有效得到可行的索穹顶结构，所提出的混合型索穹顶结构具有较好的经济性和良好的力学性能，能够应用在工程实际中．     

土体网状裂隙分形插值法生成技术

为研究裂隙土体的力学性质和渗透特性,建立与实际情况近似的裂隙网络.首先,用测窗法对现场土体裂隙网络进行调查,统计得到其几何特征;然后,建立土体裂隙网络分形插值法的生成技术,编制程序得到分形插值网络并对其影响因素进行分析;最后,通过表征单元体积对生成裂隙网络的质量进行评价.研究结果表明,生成的裂隙网络与实际网络的表征单元体积相差不大.分形插值法生成的裂隙网络不仅能很好地反映土体裂隙的细部变化特征,而且整体分布特征与实际的形态较为接近.     

分形与广义分形空间的统一框架及广义分形序列的极限

对于完备度量空间(X, d), 将相应的分形空间(H(X), h)和广义分形空间(LH(X), h)纳入统一的框架, 即X上的超空间(P0(X), h). 对于局部紧的完备度量空间, 给出相应的广义分形空间中Cauchy序列极限的两种表示.     

压实对土体空间结构影响的分形描述

为了准确地模拟土体颗粒在压实过程中空间结构的变化,计算土体压实所能达到的最终状密实态,文章采用分形几何原理,建立了土粒径分布、颗粒空间结构与土体变形参数之间的函数关系,提出了土体空间结构分形维数计算公式,计算分析了土体孔隙通道分形维数值;分析表明,随着压实进行孔隙通道的曲折程度增大,孔隙通道的长度变短,土体密实增加;通过Gaudin-Schuhmann粒度分布方程可以定量地由粒径的分布来判断压实所能达到的终极状态,从而更清晰地分析土体微观结构与压实性能之间关系.     

基于分形理论的雷电冲击土体等离子体通道发展研究

等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。     

分形物理机制初探

以雪花生长模型为例 ,探讨了分形图像形成的物理机制 ,初步提出了分形图像形成的基本原理     

分形模型参数与粗糙度参数Ra关系的研究

介绍了W－M分形模型参数（D,G,γ）的物理含义，研究了分形参数（D,G,γ）与粗糙度参数Ra之间的联系，导出了分形参数（D,G,γ）与粗糙度参数Ra关系式，用数值分析拟合方法验证了关系式的正确性。     

沉桩挤土的数值模拟与土体物理参数的变化分析

由于沉桩造成的桩周土体的侧移和隆起对周围的建筑物和设施造成的事故时有发生，研究沉桩对周围土体的影响规律，对于控制这类工程事故的发生具有非常重要的意义。基于圆孔扩张法的基本思想，对以往分析中处理桩土接触问题的方法进行了简化，通过在接触边界上给土体施加位移边界条件来模拟桩对周围土体的作用，采用分段压入的方式对沉桩过程进行了有限元模拟，分析了沉桩后桩体周围土体的变形规律和力学行为，并且对沉桩完成后的土体的物理参数进行了量化分析，得到了压桩前后土体单元物理参数的量化关系式。     

浅谈土体参数的反演方法

本文主要介绍了推定土体介质基本参数的各种方法,强调了利用反演法来确定土体物理性能在工程实践中的应用。     

就地固化土体路用力学参数研究

针对就地固化土路基,将废弃的淤泥土就地固化后用作路基填料,达到了废弃资源的合理利用,对实际工程具有重要意义.通过室内试验对就地固化土的压实特性和路用力学参数进行研究,发现水泥和矿渣微粉可以有效改良河道淤泥土,其中11%的固化剂总配比,满足规范中对上路床的强度要求;使用室内承载板法发现,11%固化剂掺量能够满足沥青路面对土基回弹模量的要求;随着固化剂总配比的增加,试样的CBR值基本呈线性增加,可以用一次多项式较好的拟合;随着击实前闷料时间的增长,击实后固化土的强度增大.     

基于等效弹性体观点的土体结构性参数研究

在已有的关于土的结构性研究成果的基础上,深入分析了他们提出的土的结构性参数的实质,建议采用以切线模量为参数描述土体结构性参数;定义了扰动、加荷、浸水这3种外部作用影响土体结构性的参数,获取土的结构性残余度;给出不同外部条件下,正常固结粘土、松砂及中密砂和超固结粘土及密实砂的结构性残余度的表达式。结果表明,采用切线模量描述的结构性参数能够较好反应土的结构性。     

常见不定形投影及其空间构形分析

从不定形投影的条件入手，归纳出了几类常见的不定形投影。并通过对不定形投影的分析，指出了各种不定形投影的空间构形思维方法。尤其是在对不含有同一点集的不定形投影进行空间构形时，采用虚设同一点集的简化构形投影的作图方法，使得确定空间最大公共点群的范围即简单又方便。人们遵从这些空间构形方法，可提高空间构形思维的速度和准确性。     

分形裂纹的断裂参数

基于分形几何学,推导了含Ⅰ型分形单裂纹的无限大平板在单向受拉时的临界开裂应力、断裂韧性、裂纹扩展力和断裂能的理论公式.以标准Koch分形曲线构造裂纹的边界,并由分形区域周长与面积的关系推导出平板的弹性应变能.利用Griffith断裂准则得到材料开裂的临界应力,并在此基础上给出了断裂韧性、裂纹扩展力以及断裂能的表达式,从而将G判据推广到分形裂纹情形,并对其进行数值计算以分析各参数的影响.结果表明:材料的断裂韧性与裂纹长度呈反向关系;裂纹的量测尺度将影响断裂韧性与分形维数的关系;裂纹越粗糙、长度越长,材料的断裂能越大.文中还证明了裂纹扩展的非光滑性.     

淮海经济区城市体系的空间分形研究及优化举措

分析了淮海经济区城市体系的现状,其表现为城市体系比较完整,但首位度偏小,规模结构失衡;城市密度较大,空间分布相对均衡;城市分布的轴向特征明显.利用齐夫（Zipf）公式和关联维数对其城市等级规模结构、空间分布进行了研究,并对优化城市体系结构提出了几点建议：强化徐州一级中心城市的龙头作用;重点发展区域性中心城市;积极发展小城市;加快区域空间结构轴的建设;建立健全统一协调机制.     

含水量及天然密度对土体抗剪强度参数的影响研究

本文主要以室内试验为基础,通过试验分析了土体抗剪强度参数C、随含水量、天然密度的变化规律;并运用土力学原理对含水量、天然密度影响强度参数的机理进行了分析。研究结果表明:不管天然密度为何值,强度参数粘聚力和内摩擦角随着含水量的增加而逐渐减小;当含水量达到26%后,粘聚力随含水量增加的减小趋势减缓,而内摩擦角减小明显;当含水量一定时,土体的强度参数随天然密度的增加逐渐增大;且当土体含水量达到一定值后,天然密度大小对土体粘聚力的影响相对较小;随着含水量的增大,离子的浓度nO将逐渐减小,颗粒间扩散层厚度增大,强度参数降低;天然密度主要通过改变土颗粒间的结合紧密程度影响强度参数。     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

单轴压缩下土体声发射参数与力学参数关系研究

为探讨土体在单轴无侧限压缩下的声发射能量累计数与应变、应力、损伤变量之间的关系,利用美国物理声学公司(PAC)的Sensor High-wayⅡ全天候结构健康检测(SHM)系统和AEwin信号采集与分析一体化软件对不同含水率的试件进行实验。分析了不同含水率试件各阶段的声发射参数、应力分布规律,并从时间角度出发,根据土体声发射能量累计数与时间、应变与时间的拟合关系,构建出土体无侧限单轴压缩下能量累计数与应变的关系模型;基于威布尔分布及连续损伤力学的本构方程,进一步推出声发射能量累计数与应力、损伤变量耦合的声发射损伤模型。通过实验数据对建立的本构模型进行对比验证,总体吻合度较好,能为研究土体损伤的提供理论上支持。