基于损伤力学的砂岩蠕变模型研究与参数辨识

在Burgers模型的基础上,应用损伤力学的原理,通过引入3种不同的损伤变量演化规律,建立了改进Kachanov蠕变损伤模型、应变控制蠕变损伤模型和统计损伤模型,模拟向家坝砂岩三轴蠕变试验,并进行模型参数辨识及参数敏感性分析.3种蠕变损伤本构模型都能够较好地模拟蠕变全过程曲线,且各模型对曲线的模拟有着各自的特点.对比分析各个蠕变损伤模型,说明了提出的3种蠕变损伤本构模型都能够很好地反映砂岩的流变特性,但相比而言统计蠕变损伤模型更具有优势.本文研究为岩石工程的长期稳定性分析提供了理论参考.     

酸性环境冻融循环对花岗岩剪切蠕变特性影响研究

为了研究酸性环境冻融循环对花岗岩剪切蠕变性能的影响,以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象,对中性、酸性环境中经历不同冻融循环次数的花岗岩试件进行细观特征分析和剪切蠕变试验.试验结果表明：(1)随着冻融循环次数的增加,岩石表面损伤程度加剧,酸性环境下的损伤明显大于中性环境下的损伤;(2)酸性溶液对试样蠕变性能影响显著,随着冻融循环次数的增加,试样的剪切蠕变变形和稳态蠕变速率逐渐增大,而平均瞬时剪切模量和长期强度呈现明显降低趋势;(3)试样的总损伤因子随着冻融循环次数的增加逐渐增大,冻融循环50次时试样的阶段损伤因子最大,并且酸性环境下的总损伤因子和阶段损伤因子均大于中性环境下的值.根据试验结果,以西原模型为基础,构建了一个考虑化学-冻融耦合损伤和应力损伤的蠕变模型.基于试验结果,利用1stOpt数学优化分析软件对模型参数进行辨识,将蠕变试验曲线和理论模型拟合的曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性,研究结果对于酸雨侵蚀的寒区工程长期稳定性研究具有指导意义.     

煤岩非线性损伤蠕变模型探析

为了研究煤岩蠕变特性,分析前人煤岩蠕变特性实验结果,在广义Kelvin模型的基础上建立了煤岩非线性损伤蠕变理论模型。假定煤岩损伤演化是应力和时间的函数,同时引入非线性硬化函数推导了煤岩非线性损伤衰减蠕变方程和蠕变全过程方程。任意给定方程中材料参数和加载条件,理论得到了煤岩衰减蠕变和蠕变全过程随时间变化曲线,对比前人煤岩蠕变实验结果,验证了用理论模型去研究煤岩的蠕变特性是可行的。     

大理岩结构面非线性蠕变损伤本构模型研究

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的情况,对主要围岩大理岩进行含软弱夹层的剪切蠕变试验,结果表明在应力水平较低时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形和黏弹性变形组成,当应力水平较高时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形,黏弹性变形和黏塑性变形组成。在广义开尔文模型基础上增加一非线性项,来描述衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段;根据加速蠕变阶段岩石的损伤特性,选取基于应力水平和时间因素的损伤变量,建立了岩石非线性蠕变损伤本构模型,并通过试验结果对该模型进行参数辨识,验证了该模型的正确性和合理性。然后,分别利用该模型和西原(Nishiharamodel)模型对加速蠕变阶段进行拟合,结果表明提出的模型能很好地描述加速蠕变阶段,克服了西原模型的不足。     

非饱和泥质粉砂岩蠕变特性及其模型

以南宁第三系泥质粉砂软岩为研究对象,开展非饱和三轴压缩蠕变试验,分析含水率对岩石蠕变特性的影响;再在既有五元件蠕变模型中,引入非线性黏塑性元件,构建泥质粉砂岩的七元件非饱和压缩蠕变模型,分析相关蠕变参数的变化规律。结果表明,随着含水率增加,泥质粉砂岩的蠕变变形和蠕变速率显著增加,且蠕变长期强度明显降低,表明水对泥质粉砂岩蠕变变形影响显著;新建七元件模型较好地拟合了非饱和泥质粉砂岩全过程蠕变曲线。     

基于Burgers模型的流变损伤本构模型

在三维Burgers黏弹性流变模型的基础上,引入基于等效应变的损伤变量,建立了三维非线性流变损伤模型.推导了三维非线性流变损伤模型在三轴压缩下的轴向和侧向蠕变方程,并通过对向家坝砂岩三轴压缩蠕变试验结果的模拟,验证了模型的有效性.结果表明,基于Burgers模型的流变损伤模型,不仅可以反映砂岩的初期衰减和稳态蠕变阶段,而且也可以很好地反映砂岩的加速蠕变损伤过程.     

云母石英片岩的蠕变模型研究

首先通过三轴蠕变试验获得了云母石英片岩的蠕变曲线,通过分析蠕变曲线,了解了云母石英片岩的三轴蠕变特性,然后利用线性元件组合模型的建模方法建立了云母石英片岩的黏弹塑性蠕变模型,并且拟合得到了该模型在径向和轴向的蠕变模型参数,最后将黏弹性蠕变模型理论曲线和试验曲线进行对比,两者在径向和轴向均吻合良好,说明所建立的黏弹塑性蠕变模型可以较好地描述云母石英片岩轴向蠕变和径向蠕变,验证了该黏弹塑性蠕变模型的正确合理性.该蠕变模型比西原模型多一个Kelvin元件,对衰减蠕变阶段的描述更加精确.     

热-力耦合作用下花岗岩蠕变损伤模型

热-力耦合作用下的岩石蠕变行为对深部地下工程、高放射性废料处置工程影响显著。基于20～300℃下的花岗岩蠕变试验,分析温度对瞬时应变和蠕变应变速率的影响,由此认为温度对花岗岩瞬时弹性模量造成瞬时损伤并促进后续蠕变损伤过程,从而定义瞬时、蠕变热损伤变量。构建广义Kelvin热损伤模型和黏塑性热损伤元件,采用Heard指数型模型描述花岗岩稳态蠕变行为,串联后得到一个新的热-力耦合作用下的花岗岩蠕变损伤模型。给出模型参数求解方法,分析瞬时、蠕变热损伤变量变化规律,通过辨识三种花岗岩的蠕变试验数据,验证所建模型的合理性和适用性。研究成果为热-力耦合作用下花岗岩蠕变行为模拟及深部地下工程、高放射性废料处置工程长期稳定性研究提供一定参考。     

基于Bingham模型的蠕变损伤模型及其参数辨识

为了更好的描述岩石蠕变全过程,在Bingham模型的基础上,引入非线性函数和弹塑性损伤体,建立一种新的蠕变损伤模型,并推导出其蠕变本构方程。通过将推导出的岩石蠕变本构方程与砂岩三轴蠕变实验曲线进行非线性拟合,确定相关参数,并将所得模型的理论曲线与实验曲线进行对比分析,结果显示该模型对岩石蠕变各阶段的拟合效果都不错,证明了该模型的合理性与可行性。     

GPS测量系统和全站仪对在建超高层建筑动力特性的识别

超高层建筑在施工过程中,随着施工高度的逐渐增加,在风荷载、温差和塔吊动荷载的作用下主体结构在施工期的水平位移和结构动力特性会不断发生变化。为了识别超高层建筑在施工过程中,其结构水平位移和结构的动力特性变化情况,应用GPS定位测量系统结合全自动测量机器人——全站仪,实测得到结构在施工期间在两主轴方向的位移时程。并且将GPS数据经过经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)和希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)后,再把瞬时频率与施工期间塔楼自振频率接近的部分固有模态函数分量进行叠加,得到结构在施工期间的动位移时程,然后再将经验模态分解后的GPS和全站仪测试数据进行功率谱密度(power spectrum density, PSD)分析,从而得到结构的自振频率。从而识别超高层建筑在施工过程中的结构动力特性,分析结果对超高层建筑施工安全评估具有较大帮助。     

摇摆钢支撑快速建筑信息模型建模技术及其Revit模块开发

近年来,由于政府引导和行业需求,建筑信息模型(building information modeling, BIM)技术及应用迅猛发展,已取得了良好的社会和经济效益。为了进一步拓展BIM在土木工程新技术中的应用,针对新型摇摆钢支撑,基于Revit平台开发了快速建模功能模块。首先,梳理了Revit软件平台二次开发的基本方式,确定了模块开发所用技术,提出了摇摆钢支撑快速建模功能模块开发的整体架构。随后,利用C#语言作为程序开发基础语言,针对新型摇摆钢支撑的各个部件,分别开发了相应的子模块,并介绍了各自的功能和实现路径,集成了摇摆钢支撑快速建模功能模块。最后,以某小学教学楼抗震加固项目为例,实现了新型摇摆钢支撑的BIM快速建模,从而在既有建筑模型的基础上形成了三维可视、信息共享的建筑模型,为新型摇摆结构加固既有建筑的BIM建模提供了新的方法。研究结果提升了摇摆钢支撑在BIM软件中的建模效率,拓展了BIM在土木工程新技术上的应用。     

鄂尔多斯盆地宜川地区煤储层孔隙特征及其分形规律研究

利用Quadrasorb SI自动低温氮吸附仪测试了宜川地区煤储层孔隙特征。实验表明:该区煤储层孔隙类型以微孔为主,且微孔大多为一端封闭的不透气性II类孔,小孔主要以开放型I类孔和"墨水瓶"型孔为主。同时,根据低温氮吸附实验数据,分析了宜川地区煤储层孔隙的分形维数与吸附参数之间的关系。结果表明:分维数D与VL和PL具有一定的相关性,即分维数D与VL和PL在一定程度上呈现正相关关系。宜川地区是深煤层煤层气的重要勘探区,本次研究将对该区煤层气的勘探开发具有重要意义。     

Sp1调控FoxM1在卵巢癌中的表达

探讨Sp1调控转录因子FoxM1在卵巢癌中的表达。免疫组织化学染色验证FoxM1在卵巢癌组织中高表达,Spearman'rho秩相关分析Sp1与FoxM1在卵巢癌组织中的表达相关性;双荧光素酶报告系统检测Sp1对FoxM1的调控作用;Real-time quantitative RT-PCR和蛋白免疫印迹技术验证Sp1对FoxM1的调控作用。FoxM1在大于60%的卵巢癌组织中呈阳性表达(阳性率33/42≈79%),并且与Sp1的表达显著相关(r=0.809,P0.01);Sp1可以结合并激活Foxm1启动子(P0.05);上调Sp1表达可以激活FoxM1在卵巢癌中的表达(P0.05),而干扰Sp1后可以下调FoxM1的表达(P0.05)。Sp1参与调控增殖相关转录因子FoxM1在卵巢癌中的表达。