桶形基础采油平台三维有限元稳定性计算分析

采用三维有限元计算方法对CB20B桶形基础海上采油平台进行了稳定性计算分析。平台工作期间在外部荷载如风力、波浪、冰力、海流等作用下,其抗倾、抗滑稳定性不仅与平台的整体结构有关,而且和海底土体的力学特性以及结构与土体的相互作用密切相关。分析结果表明CB20B桶形基础平台在设计条件下运行是较为稳定的。     

基于三维数值模拟的深基坑隔断墙优化设计

作为一种保护邻近建筑物的措施,隔断墙已经开始在深基坑工程中应用,但目前对其有关参数的设计还缺乏理论指导。以某软土地区深大基坑实例为背景,利用有限元分析软件ABAQUS,建立三维有限元分析模型,土体采用修正剑桥模型,模拟开挖实际工况,深入分析了隔断墙各设计参数对保护基坑邻近建筑物效果的影响,邻近建筑物沉降计算值和实测值验证了隔断墙参数优化分析结果的合理性。研究结果表明：地表位移、建筑物的横向角变量和围护墙最大位移随着隔断墙深度的增加而逐渐减小,但建筑物横向角变量的减小幅度趋缓,隔断墙存在一合理深度;随着隔断墙的位置逐渐从基坑侧壁向邻近建筑物移动,隔断墙外侧地表横向和纵向沉降以及纵向不均匀沉降均减小,建筑物的横向角变量也明显减小。理论上,隔断墙越靠近邻近建筑物,保护建筑物的效果越好;隔断墙的平面设置范围对于邻近建筑的保护效果也有着明显的影响,一般情况下可以取邻近建筑物的范围作为隔墙的合理设置范围;隔断墙刚度对地表位移和建筑物角变量影响不大,实际工程中宜取中等刚度的隔断墙。     

Prediction of pile settlement using artificial neural networks based on standard penetration test data

In recent years artificial neural networks (ANNs) have been applied to many geotechnical engineering problems with some degree of success. With respect to the design of pile foundations, accurate prediction of pile settlement is necessary to ensure appropriate structural and serviceability performance. In this paper, an ANN model is developed for predicting pile settlement based on standard penetration test (SPT) data. Approximately 1000 data sets, obtained from the published literature, are used to develop the ANN model. In addition, the paper discusses the choice of input and internal network parameters which were examined to obtain the optimum model. Finally, the paper compares the predictions obtained by the ANN with those given by a number of traditional methods. It is demonstrated that the ANN model outperforms the traditional methods and provides accurate pile settlement predictions.     

青藏铁路多年冻土区桥梁桩基础地震响应的试验研究与数值分析

基于对负温条件下青藏铁路高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的缩尺模型振动台试验,明确了动荷载作用下模型桩-土界面和两桩中间土体存在温度升高响应。在此基础上,考虑天然状态和地震荷载作用下地温升高两种条件,运用动力有限元方法,对青藏铁路清水河特大桥桩基础进行了地震响应分析。计算表明,在高温状态下(-1℃以上),多年冻土的地基及桩基础在地震荷载作用下的动态响应对温度的升高异常敏感;在50年超载概率2%的青藏人工波作用下,因桩基础的相对位移增大了地基与桩基础间的滑移、脱离现象,特别是高温状态下地基与桩基础间的变形出现了明显的不稳定滑移,影响了整个桩基础的稳定性。     

利用共轭梯度方法的激发极化三维快速反演

利用共轭梯度方法实现了激发极化(IP)三维快速反演。首先,利用共轭梯度方法反演电位数据,得到地下的三维电阻率模型,(由于避免了直接求偏导数矩阵,因此反演计算速度很快。)然后,以此电阻率模型为地下电导率分布,再反演IP数据得到三维极化率分布理论模型。试算结果表明其效果较好。     

真空-堆载预压处理高速公路软基的有限元计算

根据高速公路路基的变形特点，提出了真空-堆载联合预压法处理软基的三维Biot固结有限元计算模型，将砂井按照实际尺寸划分单元，避免了平面计算方法中的砂井处理的问题，较以往的平面数值方法更接近实际情况。结合修正剑桥模型，对某真空-堆载联合预压试验段进行了计算、分析，结果令人满意。     

山地三维地震采集过障碍观测系统设计的改进方法

高陡构造地区地震勘探中,在山地大型障碍区布设观测系统,为避免因地表障碍物使地震反射剖面出现间断,需要动态调整观测系统设计增加短炮线,跨越大型障碍物(水库,矿区等),以确保面元属性均匀,压制噪声最佳,以得到好的反射地震资料。在参与和研究野外实际的过障碍观测系统的基础上,提出一套采用增加短接收线代替增加短炮线的方法。基本思路是:在绿山软件上进行理论推导,合理动态调整物理点的位置。在穿越大型障碍区的地震勘探中,采用增加短接收线代替增加短炮线的方法,能成功解决施工高成本,有效激发难,以及激发风险等难题,确保获得高信噪比的地震资料。     

龙首二级面板堆石坝三维真非线性地震反应分析和评价

基于土石料三维粘弹塑性动力本构模型,并采用新型三维各向异性有厚度薄单元来模拟面板和堆石的接触面特性,建立了高面板堆石坝地震反应分析的三维真非线性动力分析方法.利用坝料动力特性的大型三轴试验成果,分析计算了龙首二级(西流水)面板堆石坝的地震反应,主要包括加速度反应、堆石体应力反应及坝体单元抗震安全系数、面板应力反应和变形及接缝位移、高趾墙动力反应等.为大坝的抗震设计提供了有力的技术依据.     

滑坡体三维地质建模与可视化分析

针对滑坡地质研究的自身特点,提出了面向滑坡地质体三维建模的NURBS-BRep混合数据结构和地质结构单元实体构造技术.通过对滑坡基础地质数据的预处理、滑坡数字地形和滑动面的三维建模、地质结构面的系统构造、地质结构体的生成和显示,形成了一套完整的滑坡三维地质模型的构建方法.将该方法应用于某水库滑坡,建立了相应的三维滑坡地质模型,并基于此模型进行了三维剖切分析、数字钻孔、等值线生成、滑块自动剖分、滑坡失稳可视化动态模拟和滑坡体方量精确计算等一系列实用的可视化分析,为滑坡稳定性的准确计算和客观评价提供了有力的支持.     

基于ARM7的嵌入式三维电阻率采集子站的设计研究

提出了一种基于ARM7的嵌入式三维电阻率采集子站设计方法,采用24位A/D转换器（ADS1258）和ARM7微处理器（LPC2378）,使三维电阻率法数据采集系统具有体积小、功耗低、成本低、精度高等特点,同时实现μC/OSⅡ操作系统在ARM的移植,为数据采集的实时性提供可能。     

Numerical analysis of seasonal heat storage in an energy pile foundation

The use of concrete geostructures for energy extraction and storage in the ground is an environmentally friendly and easy way of cooling and heating buildings. With such energy geostructures, it is possible to transfer energy from the ground to buildings by means of fluid-filled pipes cast in concrete. By injecting thermal energy in summer and extracting it in winter, the ground in the area of a building’s piles can be used for seasonal energy storage, as long as the underground water flow in the storage remains low. This paper is a contribution to the improvement of the knowledge in the field of energy geostructures. The behaviour of a multi-pile seasonal storage system subjected to thermo-mechanical loading is examined numerically from both thermal and mechanical perspectives. The purpose of this paper is (i) to propose a thermo-hydro-mechanical 2D solution to the 3D problem, (ii) to explore the thermal behaviour of this type of storage and (iii) to evaluate its structural consequences. Coupled multi-physical finite element modelling is conducted. The efficiency of the storage is not dramatically affected by an increase in the annual mean temperature of the storage. It is shown that induced mechanical loads are less important when considering a wholly heated pile structure than when considering a single heated pile in a foundation. The evolution of stresses in the piles and in the soil during heating–cooling cycles also reveals possible critical phenomena.     

典型窝崩三维数值模拟

窝崩是冲积河流常见的一种崩岸类型,具有发展速度快、破坏力强等特点,且不易成功模拟。以长江下游扬中河段指南村窝崩为例,基于窝崩机理及其力学模式,采用考虑回流区紊动影响的挟沙力公式模拟窝塘内泥沙输移,初步建立了窝崩三维数值模拟方法。研究结果表明:窝崩发生初期窝塘内局部水流具有底层流速大于上层流速的特征,这为窝塘底部及坡脚淘刷提供了动力条件;窝塘内回流区水流挟沙力的计算对窝崩形态模拟结果存在显著影响,考虑回流区紊动影响的泥沙输移特性后,模拟结果与实测结果基本吻合,可较好地模拟窝崩的快速发展过程。研究成果可为窝崩机理的深入认识和窝崩治理提供科技支撑。     

水平荷载作用下群桩相互作用的弹塑性数值分析

本文利用三维弹塑性有限元法对水平荷载作用下群桩基础特性进行了分析,讨论了群桩基础水平荷载作用下的承载性状和破坏机理,并探讨了桩距、桩数、桩长、桩径和土质各种因素对群桩效应的影响,指出桩距和桩数是影响群桩效应的主要因素.     

典型窝崩三维数值模拟

窝崩是冲积河流常见的一种崩岸类型，具有发展速度快、破坏力强等特点，且不易成功模拟。以长江下游扬中河段指南村窝崩为例，基于窝崩机理及其力学模式，采用考虑回流区紊动影响的挟沙力公式模拟窝塘内泥沙输移，初步建立了窝崩三维数值模拟方法。研究结果表明：窝崩发生初期窝塘内局部水流具有底层流速大于上层流速的特征，这为窝塘底部及坡脚淘刷提供了动力条件；窝塘内回流区水流挟沙力的计算对窝崩形态模拟结果存在显著影响，考虑回流区紊动影响的泥沙输移特性后，模拟结果与实测结果基本吻合，可较好地模拟窝崩的快速发展过程。研究成果可为窝崩机理的深入认识和窝崩治理提供科技支撑。     

带桩筏基系统的弹塑性分析与设计方法研究

采用ABAQUS有限元程序中的线性扩展D-P模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型。经比较各种桩、筏基础的内力与沉降关系计算结果,得到了带桩筏基的一些工作特性。在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),改进了传统的复合桩基设计方法,讨论了“三阶段”设计理念的可行性,并将其应用于工程实例。分析结果表明,改进的复合桩基设计方法和“三阶段”设计方法较常规设计方法更加经济合理。     

漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟

采用Naot-Rodi代数应力模型(N-R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明NR模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。     

斜坡上异重流的三维数值模拟

针对异重流的流动特征,建立了适用于具有各向异性浮力紊动特征的三维异重流运动的数学模型,并模拟了异重流在15°斜坡底面上的潜行过程。计算结果准确地模拟了异重流的运动特征和形态,其前锋的潜行速度与实验结果相当吻合。该模型采用非结构同位网格上的SIMPLEC算法能适应复杂边界和地形,可应用于自然界实际环境中异重流的演进计算。     

基于三维有限元分析的土钉支护结构优化设计研究

通过建立三维有限元模型，对土钉支护的变形和受力性能进行分析，得出土钉力的合理分布。在此基础上，考虑土钉支护的水平位移，采用遗传算法＋复合形法，对土钉支护的结构优化设计进行研究，建立了土钉支护结构的优化设计数学模型，并编制了相应的计算程序。通过算例分析，并与基于极限平衡分析的优化结果相比较，得出合理的土钉支护结构设计的参考结论。     

方腔回流区水流运动特性三维数值分析

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。     

Excel软件优化基坑降水的井群设计

针对目前应用广泛的基坑降水井群设计方法,利用优化理论和Excel方法,以总排水量最小为目标函数,以控制点水位降深建立约束条件,对基坑降水井群的设计进行优化。并通过实例说明了该方法在基坑设计中的有效性。