考虑土拱效应刚性挡墙土压力研究

基于库仑土压力理论,假定刚性挡墙后主应力拱迹线为抛物线,推导了主、被侧土压力系数和水平微分单元间摩擦系数的理论公式,得到改进的主、被动土压力计算公式。研究表明：考虑土拱效应计算结果与模型试验结果吻合比较好。主动极限状态下,土体内摩擦角越小,墙土接触面上外摩擦角越大,土拱效应越明显,主动土压力合力作用点越上移;被动极限状态下,土体内摩擦角和墙土接触面上外摩擦角越大,土拱效应越明显,被动土压力合力点越往下移。     

自由观测条件下共中心点抽道集叠加方法的误差分析

常规共中心点抽道集叠加方法是以水平观测面,水平反射界面、均匀介质为条件,当前提条件不能完全具备时,会带来两个方面的误差,其一是CMP道集整体离散误差,其二是CMP道集内部各道之间的离散误差.通过建立相应数学模型并进行运算分析,界定了误差（离散量）的大小范围及分布规律：离散量与观测面反射界面之间的夹角、观测面高程、反射界面倾角及同道集炮检距等相关,其变化值越大,离散距离越大;相反离散距离会随观测面与反射点空间距离的增大而变小;另外介质波速越小,其垂直离散距离越大;中心点自激自收其离散量为0.对于CMP道集中诸道△t0.离散量常存在大于目的层反射波T/4的现象;炮距越大、观测界面倾角越大、介质波速越小,其△t0离散值越大,其中△t0离散值与炮检距呈非线性关系;相反反射界面埋深越大,其△t0离散越小.根据离散量对资料影响程度的分析,指出了目前共中心点抽道集叠加方法存在着局限性.     

水面蒸发折算系数的对比观测实验与分析计算

利用1987年以来的逐日对比观测系列资料，对水面蒸发折算系数进行了分析计算，取得了宝贵的研究成果。在21个计算时段中，相对误差值小于10％的时段17个，占计算时段的81％，计算时段越长，误差越小，若按全年统计，计算误差可控制在10％以内，表明折算系数计算结果是可靠的。     

冻土三轴蠕变非线性数学模型研究

采用MTS-810液压伺服材料试验机, 对人工配制的冻黏土试件进行了三轴蠕变试验, 获得了冻黏土在复杂应力状态下的蠕变曲线. 结果表明: 冻土的蠕变变形具有较强的温度敏感性, 温度越高, 这种温度敏感性越强; 相同温度下, 荷载越大, 变形越大. 运用相关理论, 推导了冻黏土在复杂应力状态下的三轴蠕变非线性数学模型, 采用MATLAB软件的数据拟合功能得到了模型方程参数的数值, 模型参数与温度之间存在密切关系, 建立了二者之间的数学表达式. 冻土三轴蠕变非线性数学模型的曲线与试验曲线拟合精度较高, 建立的数学模型可以精确体现冻土的蠕变规律, 能够为实际冻土工程的变形发展预测提供有效的理论指导.     

桩端后注浆浆液上返高度的理论研究

在幂律型浆液平板窄缝流动模型的基础上,推导出了桩端后注浆浆液上返高度的计算公式。并对上返高度随注浆压力、桩埋深、桩径、泥皮厚度的变化情况进行计算分析,分析结果表明,在其他条件一定时,变形模量越大的土层,浆液上返高度越小;注浆压力越大,浆液上返高度越大;桩埋深越大,浆液的上返高度越小;桩侧泥皮越厚,浆液的上返高度越大。通过工程实例验证了本文计算结论的适用性。     

原状非饱和黄土的三轴试验研究

利用特制的非饱和土三轴仪器,对不同含水量条件下原状非饱和黄土的强度和土-水特征曲线进行了试验研究。试验结果表明：非饱和黄土的抗剪强度随着含水量的不同而不同,含水量越大,非饱和黄土的基质吸力就越小,抗剪强度亦越小。含水量趋于饱和时,非饱和黄土的抗剪强度值逐渐接近于饱和黄土的强度值。原状非饱和黄土的抗剪强度均高于饱和黄土的抗剪强度。非饱和黄土的内摩擦角受含水量的影响不大。凝聚力受含水量的影响很大,含水率越大,基质吸力越小,总凝聚力越小。根据实验结果,提出了非饱和土的抗剪强度模型,该模型易于确定,与实测基本吻合,误差较小,满足非饱和黄土的强度计算要求。     

填埋场排水层淤堵条件下渗滤液最高水位研究

在Rowe和Fleming提出的用以计算淤堵时间简化模型的基础上,针对填埋场排水层淤堵时空分布特征,合理地作了进一步假设和推导,得到了可以反映淤堵发展的简化模型,推导出了排水层渗透系数的变化规律。采用水量平衡的单元分析方法,建立了淤堵条件下最高水位计算模型,获得了排水层最高水位深度的计算方法,并与稳态、瞬态方法进行比较。结果表明,无淤堵时得到的结果与瞬态结果一致,且都趋于稳态结果;淤堵较严重时水位受到显著影响,必须考虑淤堵。通过参数分析发现,前期渗透系数越小（后期越大）、排水距离越长、入渗速度越快、离子浓度越高,则淤堵对水位的影响越严重,同时提出考虑淤堵条件下改进排水系统的设计建议。     

基于裂隙形状函数的自然环境高温下花岗岩裂隙尖部非线性温度场

高温环境下,南方地区隧道洞口段岩体温度波动剧烈,长期累积作用引起隧道热病害。针对岩体裂隙尖部热传导性质非线性,应用格林函数法和镜像法建立裂隙岩体三角形热源函数表达式,计算裂隙尖部温度场,并分析裂隙形状参数和裂隙间相互作用的影响。计算表明,太阳辐射时段内裂隙岩体内部较不含裂隙岩体内部温度高;相同长度的三角形裂隙,顶角越大岩体温度变化幅度越大;对于平行裂隙与共面裂隙,间距越小裂隙尖部温度场叠加效应越强,间距越大温度值越趋于单裂隙温度值。裂隙岩体比不含裂隙岩体温度传递快,温度等值线围绕裂隙呈现,裂隙周围温度明显升高。研究结果为高温环境下隧道洞口裂隙岩体热应力分析提供理论依据。     

节理岩体蠕变特性研究

在已知岩石和节理蠕变规律的前提下,推导了节理岩体蠕变模型的一般表达式。假定岩石体积变形和节理法向压缩变形为弹性变形,忽略节理的剪胀现象,认为只有岩石畸变和节理剪切滑移与时间有关,从而推导了含三组相交节理的岩体蠕变模型及其参数。根据反演出的岩石和节理蠕变模型,计算了含三组相交节理的岩体在单轴应力作用下一些节理参数对岩体单轴蠕变的影响。分析表明,节理间距、剪胀系数以及节理夹角都对岩体的单轴蠕变变形有明显影响。节理间距越大,剪胀系数越大,节理夹角越小,节理岩体的单轴蠕变柔量也就越小,岩体的蠕变变形也越小。     

水气混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的数值计算

为研究水气二相混合洞塞泄流欠饱和溶解氧输移扩散行为特性,揭示气体体积分数、进口溶解氧浓度、雷诺数等流动特征参数和洞塞尺寸等几何参数对溶解氧浓度恢复的影响规律,开展了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的室内模型试验,观测流速、压力和溶解氧浓度分布。建立了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散数学模型,并利用物理模型试验数据对数学模型进行了验证。利用验证后的数学模型,分别计算不同进口气体体积分数、溶解氧浓度、雷诺数、洞塞长度和洞塞直径条件下水气二相混合洞塞泄流溶解氧浓度恢复情况。结果发现:气体体积分数越大,进口溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度差值越大,雷诺数越小,溶解氧浓度增量越大;洞塞长度越长,洞塞直径越小,溶解氧浓度增量越大。     

瞬变电磁感应式天线分布电容零相位测试方法与应用

瞬变电磁感应式接收天线处于临界阻尼状态时,主输出信号才是纯目标体的感应信号。这种临界阻尼状态与接收天线的电感、分布电容以及电阻等电参数有关,其中电阻、电感值可以通过频谱仪直接测量得出,但是分布电容无法直接获取。为了能够研制高性能接收天线,本文提出了一种精确计算接收天线分布电容的方法。首先,构建瞬变电磁感应式接收天线等效电路模型;然后,推导输出信号零相位的谐振频率计算公式;最后,通过测量天线的谐振频率,并计算分布电容。为了验证了此方法的可行性,采用标准电容与计算电容比对,并测试了不同类型瞬变电磁感应式天线,测试结果表明:用零相位法计算分布电容精度高,方便快捷,可用于设计和制作高性能瞬变电磁感应式传感器。     

分析隔水边界附近抽水-恢复试验数据的新方法

为能同时分析含水层具有直线隔水边界条件下,抽水试验中抽水―恢复阶段降深数据,提出了一种新的数据分析方法。在建立这种方法时,将表示抽水和恢复阶段水头降深表达式中Theis井函数的级数表达式的前3项作为其近似表达式,经过推导,分别得到抽水和恢复2个阶段的直线方程。2个直线方程的因变量和自变量均为观测数据的函数,而直线常数为待求参数的函数,在进行数据分析时,只要将试验观测数据分别转化为直线方程的因变量和自变量数据,就能够利用一元线性回归法分别计算2个直线方程的常数,而利用直线常数的表达式,能够推导得到计算含水层参数和映射井到观测孔间距离的公式。通过算例说明了方法的具体应用步骤。      

低温影响下FBG永久变形计算方法研究

温度对光纤布拉格光栅（简称FBG）变形监测有着重要的影响,导致FBG技术在季冻土路基监测中存在很大的局限性。研究针对FBG传感器交叉敏感问题,提出了温度补偿计算方法,分析了不同荷载及负温下FBG监测梁变形规律;设计室内路基模型,验证了FBG在季冻土永久变形测试中的适用性。结果表明：FBG波长数值与温度呈线性相关,温度越低,波长越小,对变形监测结果影响越大;利用温度补偿计算对FBG监测梁波长数据进行修正,可消除低温引起的波长误差;基于室内模拟土箱变形测试,消除温度影响后FBG与拉线位移计实际测量的变形结果吻合度较好,体现出FBG监测梁基本可随土协同变形,可实现低温土中变形监测;冻融循环影响下,FBG测试结果与实际变形结果接近,误差在5%内,经历4、5次冻融循环后路基土箱永久变形基本趋于稳定。     

软土地区坑中坑对基坑围护体水平位移影响分析

通过对软土地区某基坑工程实践进行有限元数值模拟,分析了排桩、重力坝两种基坑围护形式下大型坑中坑里面内、外坑之间距离对两坑围护体水平变形的影响。计算数据表明,内外坑距离越大,外坑围护体水平位移越小,当距离大于2~3倍内坑深度后,围护体水平变形可以不用考虑坑中坑的影响。内外坑距离越大,内坑围护体水平位移越小;内坑围护体水平变形受外坑围护体刚度影响,外坑围护体刚度越大,内坑围护体变形越小。     

静止土压力系数探究

静止土压力系数是岩土工程领域中一个至关重要的参数,是确定水平场地的应力状态和计算静止土压力的基础。但目前对静止土压力系数的研究还不够。对自然堆积而成处于临界状态的砂堆内应力状态进行分析,推导出自然固结土的静止土压力系数的理论表达式,并与砂性土静止土压力系数表达式k0 =0.95-sin?和黏性土静止土压力系数表达式k0 = 1-sin?进行对比,结果表明,推导的静止土压力公式与砂性土常用表达式非常吻合,与黏性土常用表达式存在一定偏差。文中给出的静止土压力系数公式和推导,较为科学合理地阐述了常用静止土压力系数的由来,有效弥补了当前这块研究的空白,为静止土压力系数的室内、现场试验和经验公式的推导提供了理论支撑,起到了一定的推进作用。     

非饱和土路基毛细作用的数值与解析方法研究

通过建立非饱和土毛细作用的孔隙分布的分形模型,推导获得了非饱和土毛细水的最大上升高度,同时基于Richards水分运动微分方程,引入边界及初始条件,基于Laplace变换,得到了毛细作用下非饱和土路基湿度变化的解析解;同时引入算例,将所提出的解析方法计算结果与未简化参数的数值计算结果进行了对比分析;最后考虑不同因素的影响进行了非饱和土路基毛细作用下的湿度变化分析。分析结果表明：解析求解获得的路基湿度变化趋势和未进行参数简化的数值法求解结果基本一致,证明解析解法是合理可信的;路基填筑的初始含水率越大,填土的初始吸力越小,毛细水上升的高度及湿度变化量也相应越小;透水性能较好的路基填土毛细水上升速度较快,但上升高度较小,毛细水可以在较短时间内上升到最大高度;路基的填土类型不同,路基在毛细作用下的湿度变化状态也不同,需要针对不同的填土路基进行相应的防排水措施。     

单剪条件下主应力大小及主应力轴方向

对单剪条件下的应力莫尔圆变化过程进行详细分析,将莫尔圆从初始状态到破坏状态的大、小主应力变化过程看做由若干个等增量步组成,从而推导出任意剪应力状态与初始状态对应的小主应力差值与两者大主应力差值的比为一常数,该常数可以根据初始状态莫尔圆和破坏时对应的莫尔圆确定。推导出单剪条件下任意剪应力对应的大、小主应力及主应力轴方向的表达式。讨论了土体材料参数及法向应力对主应力轴偏转过程的影响以及大、小主应力与剪应力的关系。结果表明：在土体材料参数一定的条件下,主应力轴方向由应力比唯一确定;法向应力一定,土体的摩擦角越小,相同剪应力对应的主应力偏转角越大;剪切起始阶段,主应力变化缓慢,随着剪应力增大,主应力急剧变化至土样破坏时保持不变。     

双层抽水试验中观测井井筒效应的数值模拟研究

建立了具有代表性的双层含水层抽水概念模型,基于等效渗透系数法建立了井筒—含水层耦合数值模拟模型,利用该模型模拟了双层抽水试验中观测井井筒及周边水头降深的分布、观测井内部水流的垂向分布、含水层与观测井的补给关系。分析了井筒效应的发生机理及观测井井筒内径和径距对井筒效应的影响规律,得出以下主要结论:在双层含水层中利用不完整井抽水时,同一水平位置不同高度处的水头降深不一样,由此导致的垂直方向的水头差会导致观测井内产生垂向水流,水流的流量受观测井井径和径距影响,井径越大流量越大,径距越大流量越小;观测井中的垂向流量会导致井筒周边含水层水头的重分布,此即井筒效应。距离观测井越近,受井筒效应影响越大。同时井筒效应的影响程度和影响范围受观测井井径和径距决定,井径越大影响程度和范围越大,径距越大影响程度和范围越小。     

基于3个不等粒径颗粒接触模型的土-水特征曲线

基于热力学原理及二维液桥计算模型,以3个不等径土颗粒为研究对象,推导出基质吸力与体积含水率之间的关系,得到微观模型下的土-水特征曲线。将3个不等粒径颗粒概化为限制粒径、中值粒径和有效粒径,研究了粒径大小、颗粒级配和土颗粒接触角的大小等因素对土-水特征曲线影响的规律。计算结果表明：体积含水率相同,颗粒粒径越大,相应的基质吸力越小;在同一基质吸力下,不均匀系数 越大即土颗粒越不均匀,其体积含水率就越低;接触角对土-水特征曲线的影响是明显的,即接触角越小土颗粒亲水性越好,同一基质吸力下的体积含水率也就越大,且曲线的进气值会随着接触角的减小而减小。     

真空预压下软土渗透系数对固结的影响

考虑正常固结状态下前期固结压力对渗透系数的影响,利用ABAQUS软件,将渗透系数随固结应力的变化关系应用于真空预压下单井的三维有限元计算。计算结果表明,考虑渗透系数随固结应力的变化,其表面沉降要比渗透系数保持不变的沉降量小,固结过程较慢,相应的固结时间要长;前期固结压力越大,表面沉降将越小,达到相同固结度时所需固结时间也越长。