三维土工网垫设计指标的研究

三维土工网垫作为一种新型的坡面防护植草材料,在土木工程各领域得到广泛地应用。然而三维网垫的选择研究却远远落后于应用。不同强度、厚度、开口尺寸的网垫产品的抗冲刷与植被性能是不一样的。首先,从水力学、土力学、水文学及工程力学等方面推导了网垫强度公式,进而,从网垫厚度测量及网垫厚度对长草的影响得出网垫的较优厚度,最后,通过冲刷模型试验得到了合理的网垫开口尺寸,在一定程度上解决了三维网垫设计指标的选择问题。     

基于三维数值模拟的露天煤矿复合边坡稳定性分析

借助VC及fish语言编程,将AutoCAD、Surfer、ANSYS等软件耦合应用,完成了复杂地质条件下的FLAC3D建模。在地质调查及统计分析试验数据的基础上,应用Hoek-Brown经验破坏准则确定了边坡岩体的综合强度指标。然后,采用FLAC3D,对比分析了不考虑地下水及三维流固耦合两种情况下的位移场、应力场和塑性区分布规律,并采用强度折减法求得了三维边坡安全稳定系数。结果表明,由外排土场和采掘帮坡构成的复合边坡呈现复杂的潜在破坏模式,以及在地下水影响下存在潜在失稳。与传统的边坡稳定性分析方法相比,三维数值分析优势明显。      

基于FLAC3D平台的边坡非饱和降雨入渗分析

为研究降雨入渗条件下三维边坡渗流场的变化过程,在全面研究FLAC3D软件渗流分析模块功能及算法的基础上,通过编写FISH函数完善了FLAC3D软件的非饱和渗流计算功能。基于降雨入渗机制的分析,编写了降雨入渗及停雨出渗边界的FISH函数,实现边坡三维降雨入渗过程的模拟。通过降雨条件下算例边坡的饱和非饱和渗流场变化过程的数值计算,研究了降雨入渗引起的边坡暂态饱和区变化过程,并与已有研究成果进行对比分析,从而验证了自编FISH函数实现边坡三维非饱和渗流计算结果的正确性。研究成果表明,文中提出的边坡三维非饱和降雨入渗分析是可行的,同时也为三维边坡非饱和渗流场的研究提供了一条有益的途径。     

某水电站坝前堆积体稳定性的三维数值模拟分析

某水电站坝前堆积体边坡的稳定性关系到该大坝的建设与运营。野外工作发现,它是深切冲沟型崩塌式堆积体,由下伏基岩和松散的堆积物组成。在1 360~1 450 m高程之间堆积体有一个较为明显的收口转向特征,这有利于增加其稳定性。在野外工作的基础上,采用目前较为通用的两种三维有限元软件(3D-Sigma和3D-Flac)对其稳定性进行数值模拟研究。结果表明：（1）堆积体的应力场主要表现为以自重应力场为主,其应力分布主要受岩性控制;（2）堆积体的潜在滑动面为堆积体与其下伏基岩接触部位的一定范围内;（3）堆积体的位移表现为向坡外(临空面方向)滑移,且中前缘的位移量相对较大;（4）堆积体前缘的收口效应改善了其应力状态,增加了稳定性;（5）堆积体的整体稳定性较好,在1 472~1 610 m高程之间的堆积体有可能发生局部的中浅层破坏。     

基于力平衡的三维边坡安全系数显式解及工程应用

将基于滑面正应力分布的二维极限平衡显式解法推广到三维边坡稳定性分析,提出适合一般形状空间滑面的三维边坡稳定性简便计算方法。首先,假设三维滑面正应力的初始分布,然后对其修正,使滑体满足所有力的平衡条件,导出关于安全系数的2次代数方程,最终得到三维边坡安全系数显式解。该方法克服了目前条柱法存在的一些难以解决的困难,不需要考虑条柱间作用力具体分布,满足主要平衡条件,计算过程简单。算例表明,该显式解与楔体三维极限平衡解析解完全一致,与对称三维边坡严格极限平衡解答接近。该方法已用于某重力坝坝肩三维滑体初步稳定性分析,计算结果有助于坝肩边坡的加固设计。     

用三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构

论文针对“罗盘 皮尺”传统模式调查高陡边坡岩体结构中的缺点,提出了三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构的新方法。利用三维激光成像技术可获得完全实景的数字模型,并在该数字模型上可直接量取点、线、面和三维实体空间坐标,从而进行结构面产状、迹长与连通率、间距等岩体结构特征参数计算和地质剖面切图。最后,以营盘山陡崖边坡为例,详细阐述了三维激光成像技术调查高陡边坡岩体结构特征参数方法及过程。结果表明,利用三维激光成像技术所得的结构面产状、间距等岩体结构特征参数要优于传统的“罗盘 皮尺”量测结果。因此,三维激光成像技术的引入,必将引发岩体结构特征参数测试技术革新性的发展。     

软土深基坑支护内力和变形的三维有限元分析

针对天津经济技术开发区某软土深基坑工程,采用大型有限元分析软件ABAQUS对基坑支护体系的内力、变形进行了全三维非线性有限元分析：应用单元生死功能精确地模拟实际开挖过程;为减小不同类型单元自由度耦合引起的计算误差,对土体及支护体系均采用实体单元模拟;通过数值分析结果与实际测量数据的比较,验证了分析方法的精度,计算方 法及结论有益于今后对类似基坑工程进行更可靠的分析设计。