杆件有限单元法在抗滑桩设计中的应用研究

本文根据有限元理论和Winkler假设建立了用于求解抗滑单桩、预应力锚索抗滑桩和刚架抗滑桩三种型式抗滑桩力学模型，开发了相应的计算软件，并已应用在几个抗滑桩工程设计中。     

弹性抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法

传统的抗滑桩锚固段内力计算是将锚固段视为Winkler弹性地基梁,以幂级数解法为基础,采用地基系数m法或K法,通过查表得到桩身内力,计算过程较为繁琐,且受表中各系数的截断误差的影响,常使内力计算结果存在一些偏差。以地基系数m(K)法的有限差分法是一种较为理想的方法,但需通过迭代计算,且分段数较多。本文基于地基系数m(K)法推导了抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法计算公式,提出了计算精度控制方法;较之于有限差分法,本文方法无需迭代计算,具有分段数少的特点;编写了全桩内力计算和图形处理程序;计算实例表明,与传统方法相比,可有效提高抗滑桩内力分析效率和计算精度,有利于抗滑桩结构的优化设计。     

锚固的贯通节理岩体剪切破坏特性分析

为了研究节理对锚固岩体力学特征和失稳损伤演化的影响,采用对锚固贯通节理岩体进行室内剪切试验和PFC^2D数值模拟的方法,研究不同节理倾角下锚固贯通节理岩体剪切性能的作用机制和破坏模式,研究结果表明:(1)随着节理倾角变化,贯通节理岩体呈现出不同的破坏形式,锚固贯通节理岩体的抗剪强度与剪切位移曲线并不是呈线性增长,而是呈"双驼峰"趋势。(2)锚固体系在剪切试验的过程中,节理面颗粒的接触方位角会发生一定程度的改变,主要集中在锚杆和节理倾角附近。(3)锚固体系在剪切试验的过程中,会因为颗粒间黏结键的断裂生成裂纹,裂纹数生成的越少,其抗剪强度越高,裂纹分为张拉裂纹和剪切裂纹,并且张拉裂纹的数量要远远大于剪切裂纹的数量。研究结论可用于实际工程破坏模式的预测和岩体工程稳定性评价。     

预应力锚索锚固体破坏与锚固力传递模式研究

预应力锚索的破坏机理及锚固力传递模式随锚索形式及结构的不同而不同。对锚固体的一种破坏模式及锚固力渐进破坏时的传递规律进行了研究,总结出了该模式块体稳定性判据及渐进破坏时的锚固力传递递推公式,对预应力锚索的施工设计及机理研究有一定的参考价值。     

参数变异性对抗滑桩锚固深度可靠度的影响分析

工程岩(土)体由于地质条件、取样及试验条件等的差异,其物理力学性质指标均表现出较强的变异性.在常规抗滑桩锚固深度计算方法的基础上,建立起抗滑桩锚固深度可靠度分析的计算模型.通过工程实例,分析了参数的变异性对抗滑桩锚固深度可靠度的影响.认为参数变异性对抗滑桩锚固深度可靠度影响明显,参数变异性越大,抗滑桩失效概率也越大,同时得出抗滑桩锚固深度的可靠度对岩土体内摩擦角φ、内聚力C及容重γ的变异性最为敏感.     

白莲洞遗址危岩体形成机理及破坏模式

以广西柳州白莲洞遗址崖体为研究对象,经地质调查发现,白莲洞遗址崖体存在共计47处不稳定岩体,崖体岩性主要为厚层灰岩,岩溶发育且该厚层灰岩岩体节理裂隙十分发育,存在着诸多危岩体。通过野外地质调查与室内理论分析表明：白莲洞遗址崖体陡峭,灰岩厚层,层理面、构造裂隙、岩溶裂隙和卸荷裂隙发育,在持续暴雨、地震的强有力触发下导致山体松弛,变形加剧,形成了以柱状、楔形体状、块状为主的特大型危岩体,且多处于高位-特高位,从而表现出倾倒、滑移和少量坠落及其复合型的多种破坏模式;其变形破坏绝非突发,厚层块状构造、岩溶发育、坚硬灰岩夹白云岩透镜体及发育的节理裂隙是其形成的主要先天基础因素;降水的渗入、岩溶裂隙水的溶蚀及强烈的根劈作用为其主要触发因素。     

西部山区双排抗滑桩的机理及设计研究

将公路、铁路桥梁多排桩计算的结构力学方法引入到双排抗滑桩的计算中。与其不同的是,滑动面以上存在滑坡体,而桥梁的最大冲刷线以上没有考虑这种土体的存在对滑动面以下m法的影响。本文提出了滑动面以下考虑滑坡体存在的修改m法一和修改m法二。本文还对滑动面以上前排桩桩后及后排桩桩前的土压力计算进行了实验分析研究,认为滑动面以上后排桩桩前的土压力可按静止土压力计算,滑动面以上前排桩桩后的土压力按静止土压力计算,但要增加排桩间土体的下滑力。同时,用有限杆单元法对双排桩的连梁刚度进行了分析,当满足不相互影响排桩间距的情况下,桩顶连梁与桩的刚度比不小于0.48是合适的,此时再增加连梁刚度无意义。本文认为双排桩节省费用,而且抵抗变形的能力强,值得在工程中研究和广泛应用。     

抗滑桩极限阻力的有限元分析

应用平面应变有限元法分析了不同强度、应力状态下土体的单桩极限抗滑阻力,并与现有的极限阻力经验公式的计算结果进行了比较,论证了结果的合理性.对不同桩径及不同土体力学参数情况下的桩极限阻力进行了分析,研究了桩径及土体参数等因素对桩极限阻力的影响.为进一步利用该方法研究单桩极限抗滑阻力的计算公式提供了基础.     

汶川震中岩浆岩高边坡破坏模式与崩塌机理

汶川8.0级大地震触发了大量岩石边坡崩塌次生地质灾害,不同岩性及结构的岩质高边坡,强震作用下的破坏机理不同,震中映秀岩浆岩高边坡在强震中破坏严重,因此急需开展其破坏机理的研究.以震中映秀典型高边坡崩塌-虎嘴崩塌为研究对象,在工程地质条件研究的基础上,采用结构面统计模拟方法,深入分析岩浆岩边坡的结构面组合特征,通过赤平投...     

岩体粘弹塑性-损伤本构模型及其有限元分析

本文将损伤力学的原理引入岩体流变学的研究,建议了一个损伤演化方程以描述岩体力学性质随时间不断弱化的现象。系统地推导了有限元计算公式。地下巷道位移的实测验算表明,本文的本构模型是合理而有效的。     

复合地基沉降的复合本构有限元分析

提出了平面应变条件下复合地基沉降计算的复合本构有限元法。根据桩土界面处力的平衡条件和竖向变形协调条件,由桩、土材料各自的本构方程形成复合地基的本构方程,桩和桩周土可以采用任意非线性本构模型。工程实例分析表明,所建议的方法是有效的。     

关于构造带变形能的有限元法数学模拟

本文是在同一外力和边界及岩石力学性质条件下,用有限元数学模拟的方法研究不同构造变形带内部变形能的差别和分布问题。形状改变能（或称歪变能）ＵＷ比体积改变能（或称体变能）ＵＴ大将近一个数量级,ＵＷ、ＵＴ和构造变形能ＵＢ在挤压、剪切和引张变形岩带中总体依次逐步变小。ＵＷ和ＵＢ大致呈较大→大→小的变化,而ＵＴ却呈大→较大→小的趋势性变化。利用构造变形能这种规律,结合构造附加静水压力研究,进而探讨构造变形热及其影响流体运移等问题。     

求解非稳定对流占优水质模型的非标准Galerkin有限元法

在求解非稳定地下水溶质运移模型时,若对流项占优,则模型表现出双曲方程的特性。针对这种特性,采用非标准Galerkin有限元方法进行求解是解决这类问题的有效途径。分别采用Wavelet-Galer-kin有限元方法、迎风有限元方法和特征有限元方法对强对流溶质运移模型进行了求解,并将其结果与标准Galerkin有限元和解析解进行对比。结果表明:标准Galerkin有限元方法会产生强烈的数值振荡;Wavelet-Galerkin有限元方法的时空定位效果好;迎风有限元方法能够有效降低数值振荡现象,但迎风因子对解的影响较大,而且会带来时间延迟;特征有限元方法能够提高解的精度,故可以认为特征有限元方法是求解强对流地下水溶质运移模型的首选方法。     

岩质边坡稳定性分析中极限平衡法与有限元法的对比

根据工程实例 ,对一公路岩质边坡稳定性采用极限平衡法与有限元法分别进行计算 ,对比二者之间的差异 ,分析产生差异的原因。在安全系数的选用上提出了建议。     

一种适用于岩土力学无界域的有限元与边界元耦合法的具体实现

针对有限元与边界元耦合法在岩土力学无异域中应用的具体实现问题进行了研究，提出了在微机上实现的具体措施和需建立的程序模块，将有限元与边界元耦合法计算结果、有限元计算结果与理论解析解进行了比较。     

高压旋喷桩复合土钉墙Plaxis有限元分析

根据高压旋喷桩复合土钉墙研究现状,提出了有限元数值分析软件Plaxis8．2选择理由,论述了土体本构模型选择原则,支护结构材料模型选择原则,参数取值原则,分步计算过程原则。重点给出了高压旋喷桩、土钉、砼面层相关参数的计算公式。通过代表性的示例研究了高压旋喷桩贡献作用规律。最后通过基坑支护实例,介绍了该程序在高压旋喷桩复合土钉墙设计方面的应用和验证情况。     

用解析有限元法嵌入地下水管理模型求最优解

为了弥补当前地下水资源优化管理模型中通用的两种构模方法的缺点,即嵌入法的代数方程组过于庞大、上机困难,和响应矩阵法不保证全局最优,提出了用解析有限元法建立整体非稳定(即带有时间变量)抽水响应矩阵作为约束条件嵌入线性规划模型.这一方法由于具备了空间上表达任一节点在任一时刻的地下水运动规律的能力,克服了上述构模的两大缺点,其推广应用将有利于提高地下水资源的优化开发和管理.     

夯扩桩半模夯扩试验及夯扩机理探讨

设计了夯扩桩半模夯扩试验，采用读数显微镜直接测读上体质点位移，获得了不同密度的均匀砂土中砂粒的位移，由此确定土体的位移场和密度场。借鉴魏西克（Ｖｅｓｉｃ）球形孔穴膨胀理论和梅耶霍夫（Ｍｅｙｅｒｈｏｆ）塑性剪切理论，结合模型试验成果，对夯扩机理作了探讨，并定性地提出了夯扩机理模式。     

浅水湖泊风生流的迎风有限元数值模型研究

从控制方程组出发,以Galerkin有限元法为基础,引入沿流线加权的权函数(沿流线加权的迎风有限元法)和选择性集中系数矩阵方法,推导、建立了一适合于浅水湖泊风生流计算的二维迎风有限元数值模型。并以太湖为例,对模型作了检验,分析了均匀、定常风场持续作用下太湖风生流场的形态特征。