曲线翼型裂纹扩展路径理论分析及试验验证

采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析,发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点,采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径,通过翼型裂纹的起裂角、起裂点及翼型裂纹的渐近线方程求解了双曲线方程中的未知参数。采用双曲线翼型裂纹路径和试验中所得翼型裂纹路径进行了对比分析,二者吻合得很好,验证了采用双曲线近似表示真实存在的翼型裂纹模型的正确性。应用双曲线翼型裂纹模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行分析,采用ABAQUS求解了双曲线翼型裂纹模型的应力强度因子,并与试验进行对比,发现双曲线翼型裂纹模型能很好地解释翼型裂纹的实际扩展规律,这表明了采用双曲线近似表示真实翼型裂纹路径的有效性。     

砂土中单桩静载室内模型试验及颗粒流数值模拟

通过自行设计的可视化模型箱,进行了单桩静载室内模型试验,考虑了不同桩径、不同土体密实度等影响因素,研究了单桩的沉降模式、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及随沉降的发展模式,并通过拍摄跟踪和图像处理技术,研究了桩端和桩周土体的孔隙率的变化规律;对二维颗粒流程序进行开发,模拟了单桩静载过程中桩端阻力和桩周土体孔隙率的变化情况。结果表明,颗粒流数值模拟能够较好地模拟单桩静载过程,研究成果进一步揭示了单桩静载过程的宏细观机制。     

复杂应力路径下大理岩三轴渗透试验研究

在隧道施工过程中,围岩的应力条件非常复杂,研究复杂应力路径下围岩渗透性能的变化规律对在高水压地区修建隧道具有重要意义。以锦屏水电枢纽二级电站交通辅助洞大理岩为研究对象,进行了常规三轴渗透试验与控制轴向应变（简称应变 ）、围压先升后降的三轴渗透试验,探讨了轴压与围压之差的绝对值 （简称应力差）与渗透率的关系。试验结果表明: (1)常规渗透试验大理岩渗透率的变化过程有3个重要的特征点：渗透率最低点、渗透率峰值点以及渗透率稳定点;(2)大理岩的渗透率随着应力差的增大而减小,两者呈负指数关系;(3)对某一固定的应力差,升围压阶段测得的渗透率大于降围压阶段测得的渗透率;(4)对任何试验岩样总存在一阈值,当应力差小于该值时,应力差的改变对渗透率有显著影响;(5)应力差减小过程中岩样渗透率的“恢复能力”随着岩样轴向应变的增大而逐渐减弱。     

板式基础托换法开发地下空间施工过程的数值分析

板式基础托换法是应用在既有建筑物地下空间开发中的一种方法。它先施工拟建地下室的部分顶板,依靠板下土体支撑既有建筑物的荷载,同时开挖其余部分的土方。土方开挖后,再施工该区域的柱或墙等竖向构件以及底板;然后,依靠这部分底板支撑上部荷载,完成剩余的土方开挖和顶板、底板的施工。利用ANSYS建立三维有限元模型,分5个工况对托换施工过程进行分析,得到各部位柱脚的沉降规律：在土方开挖之前,中间部位柱脚的沉降大于周边部位的柱脚;土方开挖后,由于“卸载”作用中间部位柱脚出现明显的回弹,使得中间部位柱脚的沉降小于周边部位的柱脚。不均匀沉降值的大小和地基土的弹性模量以及上部结构是否加载有关。不均匀沉降产生的上部结构的附加弯矩可以通过建立二维有限元模型求出。     

大跨暗涵衬砌混凝土温度数值分析与裂缝控制

以南水北调中线石京段古运河枢纽工程暗涵段为工程背景,采用理论分析和数值计算,提出了南水北调暗涵衬砌结构施工过程中钢筋混凝土内部温降的控制标准,即按最不利部位考虑,30 d内混凝土内部温降不应超过26.7 ℃,为选取合理的温控措施提供了依据。以衬砌内部温度场数值分析为理论依据,结合下穿段暗涵的地形条件、结构特点,并考虑工程气候特点,优化混凝土配比、降低水泥用量、掺入适量粉煤灰以及采用遮阳棚和地垄等工程措施,有效控制了混凝土结构的内部温度变化,成功解决了大体积混凝土施工温度裂缝问题,保证了结构工程的施工质量。理论计算与现场量测相结合,结果表明,实测值与计算值规律基本一致,说明计算模型和计算参数选取的合理性和计算结果的正确性,可为后续类似工程提供参考。     

土石混合料大型直剪试验的颗粒离散元细观力学模拟研究

土石混合料作为一种特殊的岩土介质越来越受到国内外众多研究者的重视。基于3维颗粒离散元PFC3D,建立了土石混合料直剪试验模型,进行了不同含石量、不同岩性的土石混合料直剪试验模拟研究。颗粒离散元模拟结果表明,土石混合料的石料岩性和含石量在很大程度上控制了土石混合料的抗剪强度特性。硬岩混合料的摩擦角普遍比软岩混合料大6°～ 7°,含石量为60%～80%时达到最大。土石混合料的剪切面不再是一个平面,其起伏度随含石量增加而增大。剪切过程中软岩混合料在低正应力下表现为剪胀,高正应力下表现为剪缩,并产生软化现象,硬岩混合料表现为剪胀和塑性;软岩土石混合料剪切过程中能量以应变能和动能为主,而硬岩土石混合料的能量以摩擦能和动能为主。     

基于TetGen的复杂FLAC3D模型可视化建模方法

为了充分发挥FLAC3D在数值计算方面的优势,解决在复杂地质体条件下岩体工程开挖存在的计算模型构建难度大、多采用简化模型而影响计算结果可靠性及准确性的问题。提出采用三维表面模型重建方法建立地质体及岩体工程的表面模型,确定岩层、开挖等的封闭空间区域;在此基础上,通过约束德洛内四面体剖分的方法对三维表面模型形成的空间区域进行网格剖分。分析了网格生成器TetGen的输入、输出数据结构,确定表面模型数据至TetGen、TetGen网格划分结果至FLAC3D的对应关系,实现能够准确描述地质体与工程开挖的FLAC3D计算模型的构建。通过某大型深部开采铜矿的多个岩层和首采区3个盘区63个采场的模型构建实例,证明该方法简单、可行、有效并且健壮。     

地面高精度磁测数据在区域地质填图中应用研究

在前人工作的基础上提出了“多频段的磁异常”的概念.并通过对目前流行的一些滤波方法进行比较,提出使用小波滤波和插值切割法滤波分频的工作思路.探讨了分频段磁异常与地质岩性的关系.认为：①分频以后信息量成倍地增加,读到了许多原始数据（包括常规数据处理）无法读到的信息;②分频提出的信息,不同频率有着不同宏观特征;③不是一种岩性只相关一种频率段异常;④原始数据的结构特点对分频结果起决定性作用;⑤分频有4~5个频段就可以得到许多新的信息;⑥同常规磁异常解释一样,信息提取以后的人工分析是异常解释中非常值得关注的一环;⑦利用插值切割分频的原则是,切割次数是起圆滑作用的因子,因子的大小取决于原始数据的干扰水平（圆滑水平）;⑧分频磁异常可以区分不同的岩性.     

大兴安岭地区与火山-次火山作用有关的铜钼矿床成矿规律

大兴安岭铜钼矿床主要与古生代和中生代浅成侵入岩和火山-次火山岩有关,矿床形成于陆缘岩浆岩带、造山带和深大断裂带中.成矿期主要为加里东期、华力西期和燕山期.矿化围岩为花岗闪长岩、花岗闪长玢岩、二长花岗岩、安山岩、英安岩、流纹岩、安山玢岩、流纹斑岩和火山碎屑岩.围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、钾长石化、水白云母化、伊利石化、绿泥石化、碳酸岩化.矿石中主要工业元素为Cu和Mo,伴生有益组分为Ag、Au、Re等.成矿类型有：①斑岩型铜钼矿床;②火山-次火山热液型铜钼矿床.大兴安岭铜钼矿床主要由陆缘岩浆岩带、造山带、深大断裂带的火山-次火山作用及小型侵入作用形成,成矿流体沿着火山机构、岩浆侵入构造、区域构造等运移,热动力、压力、扩散力等使成矿流体产生上升运动和局部循环运动,成矿流体的迁移、萃取、扩散、交代作用等使成矿物质产生富集.     

关中盆地西部黄土剖面年代序列及其记录的成壤环境演变

应用光释光技术确定匠杨村黄土沉积序列年代框架。结合地层沉积特征和其他指标测量结果,得到该区自末次冰消期以来成壤环境演变:16.66~13.16kaB.P.期间气候干旱,风尘输入量较大,成壤作用微弱;13.16~8.31kaB.P.期间气候转暖转湿,风尘输入量最小,但因植被没完全恢复致使成壤强度仍很弱;8.31~3.24kaB.P.期间气候湿润,风尘输入量较小,是重要的成壤期,其间6.19~5.77ka和末期3.78~3.24ka旱化趋势导致风尘输入量增加和成壤强度减弱;3.24ka以来,在气候旱化趋势下风尘输入量增加,成壤作用再次减弱。