土工极限平衡问题的非线性有限元数值分析

考虑非关联流动法则,采用几类低阶单元对条形基础下地基的极限承载力进行了二维有限元数值分析.计算表明,基于四节点四边形等参单元的有限元分析结果能够较好地吻合Prandtl理论解,且能保证数值计算的稳定性.同时,基于Mohr-Coulomb破坏准则和强度折减方法,对于边坡稳定性进行了有限元计算,建议采用无量纲位移Eδmax/γH2随强度折减系数变化的关系曲线上位移陡然增大时所对应的强度折减系数作为边坡的稳定安全系数,克服了当前强度折减有限元数值计算中关于收敛标准确定的人为不确定性,即使采用四节点四边形单元也能够保证数值解的良好收敛性.     

马蹄形隧洞考虑支护滞后过程的应力分析

基于平面弹性复变函数中的保角变换方法,推导出带有衬砌的非圆形隧洞在原始地应力作用下的应力解析解。根据衬砌内边界的应力边界条件及围岩衬砌接触面上的应力和位移连续条件,获得求解围岩和衬砌解析函数的基本方程,计算了围岩和衬砌中的应力和位移。在求解过程中,考虑了支护滞后于开挖的力学过程,并认为围岩和衬砌之间紧密接触,不会相互分开和相对滑动。以马蹄形隧洞为例,获得了围岩开挖边界和衬砌内外边界的切向应力及围岩与衬砌接触面上的接触应力分布规律,并与ANSYS数值方法结果对比,算例表明两种方法的计算结果吻合很好。     

粘弹性圆形巷道支护结构上的荷载及其围岩应力的解析解

叙述了采用积分算子解法时弹性解与粘弹性解之间的对应关系;具体求算出H-K体的蠕变核与松弛核;借助带有弹性支护的粘弹性围岩应力解析解,计算分析了支护结构上荷载以及围岩应力的分布形式与变化规律,对围岩的应力调整有了更深一步的认识,以便更好地为衬砌设计服务。     

边坡危险滑动面及稳定安全系数的力学解析方法

为了分析边坡的稳定性,提出了一种基于极限平衡理论的分析方法。假定坡体为只受重力作用的弹性体,通过弹性力学解析解求得应力分布,将滑动面用分段二次多项式函数表示,当分段间隔足够小时,这种表示方式可以描述任意曲面形状,根据坡体滑面所满足的Mohr-Coulomb准则,定义边坡稳定安全系数,其为多项式系数的函数。通过混和罚函数优化方法可以求出最危险滑动面对应的多项式系数,获得边坡的稳定安全系数,从而判定边坡的稳定性。所提出的方法与以往方法不同,不用将滑体划分成垂直条块,不用假定滑面上的法向应力分布形式,而直接利用已有的坡体弹性应力解。算例表明:本文方法所得到的结果与简化Bishop法和有限元强度折减法获得的结果非常接近,且基本介于有限元法和简化Bishop法之间。     

任意布置方式下两任意形状孔洞平面弹性问题的解析法研究

利用Schwarz交替法,找到了解决两任意形状孔洞任意布置方式下平面弹性问题的简单交替算法,并可得到任意次迭代后应力场及位移场的计算公式.通过精度分析发现20次迭代后的计算结果已具有非常高的精度,继续迭代求解可得到更高精度的计算结果.与有限单元法计算结果的比较更进一步证实了本文简单交替算法的可靠性,     

单轴压缩条件下锚杆对含三维表面裂隙试样的锚固效应试验研究

在岩石相似材料试件中设置三维表面裂隙,制作不同锚固方式的试件,对其进行单轴压缩试验,研究锚杆对试件强度以及预置裂隙扩展模式的影响。试验结果表明,与无锚试件相比,4种加锚试件的抗压强度和压缩弹性模量均有不同程度的提高,而且锚杆对压缩弹性模量的增强效果比对抗压强度的增强效果更显著。4种加锚试件的残余强度大体相等,比无锚试件的残余强度提高了2.0～2.5倍。加锚试件的破坏过程大致分4个阶段:孔隙裂隙压密阶段、弹性变形至微弹性裂隙发展阶段、非稳定破坏阶段和破裂后阶段,试件表面宏观裂纹均出现在破裂后阶段。由于锚杆的加固止裂作用,预置裂隙的扩展模式发生变化,加锚试件内部出现了弧形破裂面和剪切薄弱面。试验中共出现3种裂纹:张拉裂纹、剪切裂纹和拉剪复合裂纹。     

智能预测在三峡永久船闸中隔墩时效变形分析中的应用

人工神经网络通过调整网络中的连接权值、网络结构，实现输入输出非线性映射关系，对三峡永久船闸中隔墩的变形进行预测。具有全局最优化遗传算法可使连接权值、网络结构得到最优解。将遗传算法与神经网络结合起来进行变形演化特征识别，对三峡永久船闸中隔墩时效变形进行智能预测，应用结果表明该方法具有较高的预测精度。     

等参元逆变换插值法的研究及其应用

构造了一种高效的等参有限元逆变换算法，给出了程序流程图，根据等参有限元逆变换，提出了场的插值法，通过工程实例的计算，证明该方法是一种实用的算法，具有足够的精度，且易于编制计算程序。