某桥梁载荷试验表面裂纹处理探讨

某桥梁竣工的质量检验采用载荷试验,试验过程中,桥梁梁底出现了细小裂纹。经分析,该细小裂纹不影响桥梁的结构安全,经采用粘贴碳纤维修补加固,结果表明效果良好,达到了预期目的。     

基于颗粒离散元模型的花岗岩压缩试验模拟研究

基于颗粒流理论,以黄岛国家石油储备库地下洞库的花岗岩室内试验测试为背景,借助PFC2D（particle flow code）的黏结颗粒模型（bonded particle model, BPM）建立双轴压缩模型。以花岗岩室内试验的宏观力学参数和破坏形态为参照,通过“试错法”得出黏结颗粒模型相对应的细观物理力学性质参数。模拟试验的弹性模量、泊松比与室内试验值吻合较好,BPM模型由于选用圆形颗粒导致黏聚力和内摩擦角与室内试验值相比有一定偏差。模拟试验与室内试验的试件破坏形态均以单斜面剪切破坏为主。采用校准的细观物理力学性质参数,应用BPM模型再现花岗岩压缩试验全过程,深入分析微裂纹萌生演化及能量变化规律。研究表明,压缩过程中岩石试件内裂纹扩展主要经历平稳发展-急剧增加-平稳发展3个阶段;变形过程中,花岗岩试件边界能、应变能、黏结能、摩擦能及动能在各个阶段的变化很好地解释花岗岩受力破坏的细观力学机制。     

裂纹方向对隧道稳定性影响规律的研究

采用模型试验和数值模拟方法,研究单轴压缩载荷下带裂纹直墙拱形隧道在不同的裂纹面与隧道垂直边墙之间的夹角 时围岩损伤破坏规律。试验采用水泥砂浆制作成具有不同夹角 的直墙拱形隧道模型,养护30 d后进行加载。数值模拟采用混凝土损伤塑性模型,计算出隧道周边各点的应力和裂纹尖端的应力强度因子,与模型试验结果吻合较好。结果表明,拱肩处的裂纹会降低隧道的整体稳定性及强度,在裂纹尖端及侧壁产生很大的应力集中,但随着 角度的变化,强度降低的程度有所不同;当 = 60?和 = 130?时,裂纹对其整体稳定性及强度的影响最大,其裂纹尖端的应力集中现象最为明显,而且破坏应力峰值仅为无裂纹模型的40.9%和41.8%。     

模拟岩石压剪状态下主次裂纹萌生开裂的扩展有限元法

压剪应力状态下,岩石类材料中常见两类裂纹：翼型张拉裂纹和次生压剪裂纹。基于扩展有限元方法（XFEM）,提出了模拟压剪裂纹面作用机制的扩展有限元位移增强方案,并给出了扩展有限元法分叉裂纹处理方法,分别用最大周向拉应力准则和Mohr-Coulomb准则判断张拉裂纹和压剪裂纹的萌生和扩展。基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem 2D,通过两个算例对所提方案进行了验证,所得结果与有限元法（FEM）计算结果吻合很好。模拟了单轴压缩载荷下含预制闭合裂纹试件的裂纹分叉、扩展过程,与试验结果的对比表明,所提方案可以模拟和预测岩石类材料张拉、压剪交互分叉裂纹的萌生和扩展行为。     

正交各向异性岩体裂纹扩展的扩展有限元方法研究

石油开采和非常规天然气开采等领域经常遇到页岩、砂岩等沉积岩,这类岩石材料往往具有正交各向异性特征。采用扩展有限元方法研究了正交各向异性岩体裂纹扩展问题,并基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem2D。将由复变函数法得到的裂纹尖端渐进位移场作为裂尖位移增强函数,用相互作用积分法计算混合模式应力强度因子,采用修改后的最大周向拉应力扩展准则确定裂纹扩展方向。与传统有限元方法的对比表明,扩展有限元方法达到相同计算精度需要的自由度少,节省计算机时。分别采用扩展有限元程序和传统有限元程序模拟了岩石试件4点弯曲试验,二者所得结果一致。数值试验表明：随着正交材料坐标系与空间坐标系夹角α的增大,裂纹扩展方向角? 按照周期为? 的近似正弦函数的规律变化;保持剪切模量和泊松比不变时,正弦函数的值域随着弹性模量比值E1 /E2的减小而缩小,但相位基本保持不变;研究沉积岩断裂力学问题时,岩石的正交各向异性特征不可忽略。     

孔槽式圆盘破坏特性与裂纹扩展机制颗粒流分析

基于室内岩石类脆性材料圆盘试样巴西试验结果,利用颗粒流程序（PFC）,获得一组能够反映其力学特征的细观参数。在此基础上,对孔槽式圆盘试样进行巴西试验模拟,分析了裂隙倾角和半径比变化对孔槽式圆盘试样力学参数和裂纹扩展规律的影响。孔槽式圆盘试样力学参数显著低于完整圆盘试样,降幅与孔槽几何参数密切相关。劈裂荷载随裂隙倾角的增大呈非线性变化,而随着半径比的增大呈近似线性减小规律。通过分析认为,在试验模拟范围内保持半径比不变,当裂隙倾角较小时,孔洞是主裂纹起裂的主要诱因;裂隙倾角较大时,裂隙成为主裂纹起裂的主要诱因。保持裂隙倾角不变,当半径比较小时,裂隙是主裂纹起裂的主要诱因;半径比较大时,孔洞成为主裂纹起裂的主要诱因。最后,从细观层面探讨了孔槽式圆盘试样裂纹扩展机制。     

杭州市高温致灾因子危险性风险区划

利用杭州市各气象观测站和自动气象站多年气温资料,以及数理统计方法和Arc GIS空间分析技术,采用极端高温与高温日数作为高温致灾因子风险的主要评价指标,分析杭州市高温天气的气候特征,对杭州市高温灾害致灾因子危险性进行了区划。结果表明,杭州市高温天气灾害较为严重,常出现38.0℃以上的高温,40.0℃以上也不少见,最高达到42.9℃;高温日数较长,最长持续时间超过50 d。杭州市高温灾害危险性风险高值区大部分集中在杭州城区所在的东北部平原,包括上城区、下城区、拱墅区、江干区、滨江区、西湖区西南部、萧山区及余杭区大部。另外,富春江、分水江等沿江两岸,西南部的河谷、盆地以及中部地势较复杂的谷地、盆地等低海拔地区也处于高温危险性中高值区域;北部天目山、西北部昱岭及白际山、西南部千里岗山及龙门山脉高海拔地区均属于危险性风险低值区域。     

多种风资料在豫西山区致洪暴雨预报中的应用

利用1°×1°NCEP再分析风场资料、多普勒雷达风廓线（VwP）和速度场产品、L波段雷达单测风资料,对发生在2007年7月29日和2010年7月23目的豫西山区两次致洪暴雨进行了分析。结果表明：在2007-07-29过程和2010-07-23过程的第二阶段中,风场垂直分布具有低层强西南风或南风辐合、高层辐散的特征;VWP产品中西南气流稳定深厚,有利于风暴的持久维持;平均径向速度产品上逆风区对暴雨落区和强度的变化有指示意义。卢氏雷达单测风资料可以弥补多普勒雷达对卢氏降水观测中因山体阻挡带来的缺陷,多种风资料在豫西山区致洪暴雨预报中可互为补充。     

福建热带气旋风雨空间分布特征及风险评估

根据1961—2010年热带气旋资料,按登陆地段或移动路径将登陆影响福建的热带气旋分为11种路径,分析各种路径的致灾因子空间分布特征,结果表明:热带气旋雨灾最严重的区域位于北部和中部沿海,风灾最严重的是南部沿海;从路径来看,降水强度最强是登台入闽北路径,强风区域最大的是直接登陆闽南路径和登台入闽中部路径,风力最强的是登台入闽南路径。采用相关系数客观赋权法建立了致灾因子风险评估模型,分析不同热带气旋路径致灾因子风险等级,登台入闽中和登台入闽北路径风险最大,其次是直接登陆闽南和登陆珠江口及以东路径;高风险区域 (包括次高危险和高危险区) 集中在沿海地区、闽西和闽北的局部。     

河间隐伏型岩溶裂隙含水系统演化的数值模拟

为揭示隐伏型岩溶含水系统在不同边界条件与介质特征下的发育状况,基于地下水渗流和碳酸盐岩溶蚀理论构建耦合裂隙网络渗流与碳酸盐岩溶蚀的岩溶裂隙网络溶蚀扩展模型,模拟再现了河间隐伏型岩溶含水系统平面上发育演化过程。结果显示:岩溶系统发育过程中流量变化呈现三个阶段:第Ⅰ阶段为缓慢层流阶段,流量增速为2.2×10 -6 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈对数关系;第Ⅱ阶段为极快速紊流阶段,流量增速为5.5×10 2 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈线性关系;第Ⅲ阶段为快速紊流阶段,流量增速为26 mL·(s·a) -1。优势裂隙的存在使得岩溶裂隙网络溶蚀演化加快,非均质系统进入极快速紊流阶段所用时间较均质系统缩短了53%,裂隙溶蚀扩展的速度加快了12.5%。