枣庄岩溶塌陷形成机理与致塌模型的研究

渗压效应是指由于降雨入渗补给岩溶地下水,而对盖层土体产生的综合作用,包括静水增荷效应、垂直渗透效应、吸水软化效应及负压封闭效应。渗压效应致塌机制是多年持续采水区降落漏斗中心部位岩溶塌陷的主要力学机制。本文根据普氏理论及极限平衡理论分别建立了内部塌陷阶段临界土洞的高度表达式及地表塌陷阶段的渗压效应致塌力学模型,并用表达式及模型对枣庄市的岩溶塌陷进行了验证分析与评价,分析结果与实际塌陷情况符合较好,建立的表达式与模型基本上反映了该地区岩溶塌陷的形成机理。     

预应力锚索锚固段剪应力分布与锚固段长度研究

基于弹性理论,按照半空间体在边界上受法向集中力作用,对预应力锚索锚固段剪应力沿长度方向的分布规律进行模型研究。通过分析实际工程和现场试验中剪应力分布特征,引入与预应力、锚固段长度、岩体强度、胶结材料强度等相关的参数?和与剪应力最大值的位置、锚固段直径等相关的参数?后,可以较好地模拟锚固段的剪应力分布规律。根据锚固段胶结材料的抗压强度?c、内摩擦角?以及参数?与预应力大致成线性反比例关系,可以估算极限承载力。同时,按所述方法计算实际需要的锚固段长度Ls是设计锚固段长度Ld的2tan?倍。最后,实例分析表明,研究成果是合理的。     

基于迈耶霍夫和汉纳冲剪理论计算地基极限承载力的研究

对迈耶霍夫和汉纳公式计算成层土地基承载力的步骤细化,推导出计算承载力的一般计算模式;运用现场载荷试验结果对计算成层土地基承载力的迈耶霍夫和汉纳公式进行验证,同时对迈耶霍夫和汉纳公式进行适当的修正。计算结果表明,成层土的迈耶霍夫和汉纳计算公式计算步骤的关键在于确定破坏面的极限深度,极限深度的判断对其计算的结果有重要影响。根据大型荷载板现场试验的结果,当土层超过两层时的成层土地基的极限承载力按迈耶霍夫和汉纳理论公式进行计算,其计算结果与实测值基本吻合。     

海-气振荡子的动力行为与不稳态演化的研究

从数学上严格证明了非线性随机海-气振荡子模型存在一个稳定的极限环;随后转换成Fokker-Planck方程(FPE),从非平衡系统动力学角度首次研究ENSO从不稳态向稳态演化的问题。研究表明:(1)当初始处于不稳定的状态向稳态演化时,在最不稳定流型的决定下,系统只向一对对称的稳态演化,一稳态释为准正常的气候状态;另一稳态释为异常气候状态,即强ENSO状态;(2)若初始条件分布不在原点,由确定性方程可知,系统将向反对称的稳态演化,但在随机力的作用下,产生了与确定系统有本质区别的结果,即当t→∞时,绝大部分概率仍然对半地分布在对称势井内,而反对称势井内几乎不存在概率分布,计算结果与观测事实相吻合;(3)从动力学宏观理论上来看,准气候正常态与强ENSO是两个平衡态,遵循统一的动力学理论框架,它们有相同的时空尺度;ENSO是南方涛动和El Ni~no循环的统称,将它们纳入统一的框架体系来研究,说明它们的合理性;但从微观理论上看,南方涛动、El Ni~no和La Nina三者又反映出气候不同的位相,如何反映出El Ni~na和La Nina位相转换等,应建立它们本身的动力学框架。     

梯级水库水温影响的极限

水库的修建给防洪、发电、灌溉、供水等带来巨大经济效益的同时,也对环境产生一定的影响,尤其是水库泄流对下游河道水温的改变,扰乱下游动、植物繁殖与生长的自然节律,而梯级水库无疑将这一影响进行了放大。为研究水库梯级修建对水温的极限影响,构建了虚拟水库Alpha,并使Alpha水库首尾相连无限叠加,采用宽度平均的立面二维数学模型CE-QUAL-W2对梯级水库水温进行模拟。结果表明:河流梯级开发带来的水温累积影响存在极限,梯级开发使水温分层现象极大地弱化,但库区分层结构不会消失;经过22个梯级调节,水库下泄水温相对来流水温不再变化,在同一时刻、同一位置无论是表层水温还是库底水温均与上游梯级相同,库区流场也与上游流场相同;水库水温累积影响达到极限表明入流热量、出流热量完全达到平衡。     

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。     

铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究

悬索桥锚碇分为隧道式锚碇和重力式锚碇,采用隧道锚能较好地利用锚址区的地质条件,工程量相对重力锚小,性价比高且对周边环境扰动小。然而,隧道锚尚未形成相对完整的定量设计方法,其设计和施工主要依靠工程经验。结合我国首座铁路悬索桥隧道式锚碇工程,总结分析了隧道锚的4种破坏模式,即锚碇体侧壁界面破坏、倒圆锥台破坏、边坡整体滑移及锚碇体压缩破坏;建立了隧道锚典型破坏模式的计算模型,并基于极限平衡理论推导出相应的承载力计算公式;使用有限元法对关键设计参数进行敏感性分析;给出了隧道锚设计计算操作流程及方法,并针对依托工程给出了一个较为完整的设计范例。研究成果对铁路悬索桥隧道式锚碇设计具有指导意义。     

三维塑性极限分析下限法原理及应用

介绍了三维塑性极限分析下限法的基本原理。将计算区域离散为有限个三维空间单元,利用极限分析中的下限定理,借助有限元思想建立数学规划模型,并引入非线性规划的数值方法寻求问题的下限解。以均匀土质边坡的极限荷载作为算例,比较了所得数值解与经典塑性力学理论解,论证了该方法的正确性。     

岩质块体渐进破坏的稳定分析方法

岩桥的破裂贯通是一种非连续变形现象。强度折减技术虽然是渐进破坏过程模拟的主流技术,但其不具备描述非连续变形现象的能力。提出连通率折减法和刚度折减法来模拟含非贯通结构面岩块的渐进破坏过程,并建立考虑渐进破坏过程的块体稳定分析方法。首先,引入Goodman单元来描述共面非贯通结构面的岩桥部分和裂隙面部分,建立静力平衡方程来求解滑裂面内岩桥单元和裂隙面单元的应力。其次,岩桥单元采用Griffith准则来判别破坏,利用连通率折减法来描述其破裂;裂隙面单元采用MC准则来判别破坏,用刚度折减法来描述其屈服;通过循环迭代,模拟岩桥单元的破裂过程和裂隙面单元的应力调整过程,实现整个滑裂面的渐进破坏过程模拟。然后,定义考虑渐进破坏过程的滑裂面极限状态;通过自重超载方式将滑裂面推送至极限状态;基于极限状态设计的理论框架,计算度量块体稳定性的安全系数指标。工程实例分析结果表明,渐进破坏过程模拟结果与现场调查结果是一致的。渐进破坏过程的模拟实现,有助于岩质边坡变形破坏机制分析从定性分析阶段扩展至定量分析阶段。     

一类生化反应动力系统极限环的存在唯一性

研究微分方程定性理论的应用,利用定性分析的方法,讨论了一类在生化反应中的动力系统,证明了其极限环的存在性、不存在性及极限环的存在唯一性,从而得到了完整的结果。