超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究

土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究,发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板,土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。     

基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析

将数字图像技术与Munjiza提出的有限元法-离散元法（FDEM）耦合分析方法结合,研制了可表征岩石真实非均质性的FDEM分析系统,为从细观角度对岩体进行建模以及研究岩体的破裂机制提供了新途径。该系统借助数字图像技术从岩石断面的图像获取岩石材料的真实细观结构,借助成熟的网格剖分技术,将其映射到FDEM计算网格中,从而克服了原有FDEM在考虑材料非均质性所存在的不足。利用该系统,进行了巴西圆盘劈裂试验的数值模拟,再现了花岗岩在荷载作用下的真实破裂过程。数值模拟结果表明,考虑非均质性的岩样应力分布呈现出非对称性,岩石的细观结构对岩石中裂纹的扩展及应力分布有重要影响。     

爆炸气体驱动下岩体破裂的有限元-离散元模拟

在原有有限元/离散元（FEM/DEM）耦合分析方法中,实现了一种新的爆破计算模型。该模型考虑了在爆生气体的作用下,随着裂隙的扩展,气体占据的体积不断增大,气体压力逐渐减小这一问题。同时考虑了气体嵌入与爆腔联通的裂隙对裂隙的作用力。克服了原有FEM/DEM方法中的爆破模型仅仅将压力施加于爆腔四周的岩壁上,无法考虑爆生气体嵌入生成的裂隙对裂隙的作用。提出了一种新颖的贯通裂隙网络形成的递归搜索算法,只需通过编写一个简单的递归函数,即可实现复杂裂隙网络的搜索,采用一种简洁的方法完成了对复杂问题的处理。最后通过一个爆破算例,结果表明FEM/DEM方法可以对爆炸过程中应力波的传播及岩体中裂纹的萌生、扩展进行全程捕捉,展现了该方法用于爆破模拟的潜力。     

青藏铁路透壁通风管通风路基模型试验及初始温度场特征

通风路基作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术能有效的抬升多年冻土上限, 保护冻土路基的稳定性. 目前实体试验工程通风路基一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC管, 管壁不能透风, 管壁与土体间主要通过热传导进行换热. 一种管壁开孔、可以透风的新型通风管--"透壁通风管"既能以管内空气间的对流带走管内热量; 因其管壁透风, 低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中, 直接与其进行热交换, 从而改善传统通风管换热模式. 为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际温控效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基现场试验, 试验路基短期监测资料的分析结果显示, 透壁通风管对青藏铁路路基具有良好的冷却能力, 可在一定程度上抬升冻土上限; 透壁通风管路基经填土级配优化重组后更能充分发挥其路基冷却效果     

单轴压缩岩石损伤扩展细观机理CT实时试验

利用最新研制的CT机专用加载设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石细观损伤扩展特性CT实时试验，得到了清晰的石破坏全过程中微孔洞被压密，微裂纹萌生、发展、贯通破坏和卸荷等不同发展阶段的CT图像，基于岩石损伤扩展的细观机理岩石应力-应变全过程曲线分为5段，为岩石损伤本构模型的建立提供了重要基础，结果表明，利用这套设备进行岩石细观损伤学特性的研究是可行的。     

库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测

本文在分析库水位与滑坡稳定性的一般规律的基础上，对某水库滑坡进行了考察，分析其初期蓄水过程中滑坡的位移动态和代表性测点位移的规律，确定最危险水位，进行稳定性计算中的参数反演，在此基础上，考虑地下水渗透的滞后性，进而预测了未来蓄水及潜在的库水位下降情况下滑坡稳定性与库水位的关系。     

改进的DFP优化方法及其在位移反分析中的应用

在常规的DFP方法中引入改进的牛顿迭代下山法，从而在DFP方法中无需执行一维搜索，也可使得初始点不断地向最优点收敛，进而得出最优值。与此同时，还在此方法中采用了数值精度高的理查得外推法公式求梯度。改进后的DFP方法与常规的DFP方法在数值试验和工程应用中进行比较，其对比结果表明：该方法具有更好的数值稳定性、更快的收敛速度及更高的优化结果可靠度。     

三维图形处理程序TDFEP及在岩石力学中的应用

本文通过介绍Roberts算法的基本思想,给出了经过改进、拓广的新算法。新算法比原有的算法在速度方面更快,在数学表示方面更简单,在应用方面更广泛。利用该算法我们编制了程序TDFEP,并能使它在微机上运行。利用该程序我们可以从空间中不同的位置观察三维物体,并绘制其三维透视图。三维透视图在校核有限元计算中的原始数据方面占有重要地位。它能大大提高整个计算的工作效率。     

周期荷载下岩石大型三轴试件的变形和强度特性研究

本文介绍了作者在联邦德国卡尔斯鲁厄大学土岩力学研究所利用该所研制的大型三轴试验机进行周期荷载下大型三轴试验的情况和结果。岩石为薄层灰岩,试件直径为60cm,高为120cm。整个研究工作是基于分析不可逆变形的观点来探讨变形和强度特性的。在周期荷载作用下,不可逆变形的总量随着循环次数的增加而增长;但在不同的应力水平下,不可逆变形的发展趋势具有显著的,甚至是质的差异。应力水平很低时,最初几次的循环荷载将导致产生较大的不可逆变形;随着循环次数之增加,其不可逆变形的增长率逐步衰减,最终趋向于一个比较稳定的常值。但是当应力水平达到某一“门槛”值后,情景则迥然不同;循环次数之增加将促使不可逆变形的加速增长,最终导致整个试件的破坏。试验结果表明,这一特征应力值略低于常规三轴试验中的所谓“屈服值”。研究结果表明,每一个加荷-卸荷循环过程中的不可逆变形主要发生在超过这一“门槛”值后的区段内。研究这样的特征值对于探讨周期荷载作用下岩体的力学性质是十分重要的。由试验获得的不可逆变形与循环次数的关系曲线在形态上与流变曲线十分相似。     

岩体工程中流变问题的有限元分析

在岩体工程的稳定分析中时间常常是一项不可忽视的因素.但是目前进行的许多非线性分析工作一般说来仅考虑了岩体、节理等应力一应变关系的力学非线性性质和强度特性,对于时间因素很少顾及.特别是根据实测的节理面、软弱夹层等的流变性质进行相应的分析的例子还很少.