基于含水劣化特性的隧道围岩时效变形数值计算

基于一种可考虑含水劣化特性的岩石黏弹塑性模型,推导得到了该模型的有限差分格式,并采用C++语言进行程序设计获得了FLAC3D二次开发的动态链接库文件。通过简单模拟试验对程序进行有效性检验表明,模型程序可较好地反映岩石的瞬时弹性变形、衰减蠕变、等速蠕变、含水劣化和塑性变形等特性。通过采用黏弹塑性模型程序对实际的隧道地质模型进行数值分析表明：与自然含水状态相比,围岩处于饱和状态时隧道的拱顶沉降、周边收敛和底鼓位移都出现明显增大,饱和状态下隧道底鼓值约为自然含水状态下的2倍,围岩自稳时间较自然含水状态时减小了40 d左右,严重缩短了二次衬砌的合理时间范围。计算结果与隧道现场实际情况较吻合,有效揭示了隧道大变形灾害的产生机制。运用该黏弹塑性模型程序可较好地分析围岩-支护体系的稳定性,并预测隧道二次衬砌的合理施作时机。     

考虑基坑开挖宽度的杆系有限元算法及试验研究

工程实践表明,狭窄基坑围护结构变形相对较小;而超宽基坑围护结构变形相对较大,并伴有明显的踢脚变形。由于目前常用的杆系有限元算法不能考虑基坑宽度对围护上土压力的影响,使狭窄基坑设计时偏于保守,造成较大浪费;较宽基坑设计时偏于危险,造成基坑施工风险。推导了可以考虑基坑宽度影响的围护结构上土压力折减因子的计算方法,对基坑工程杆系有限元分析的荷载取值进行了调整,改进了目前基坑设计采用的杆系有限元方法。针对24、32、42 m 3种宽度分别进行了离心模型试验。试验结果表明,传统的杆系有限元方法计算结果在考虑基坑宽度影响时明显与试验结果不符。应用所提理论对试验成果进行了分析,证明了方法的合理性。此方法是对目前基坑设计采用的杆系有限元方法的必要修正,值得在基坑设计时推广。     

基于JRC-JCS模型的屈服接近度及地下工程围岩稳定性分析方法

推导出JRC-JCS非线性模型下屈服接近度的计算公式,采用数值方法编制JRC-JCS模型下屈服接近度的计算程序,并对比该程序的分析结果与FLAC3D所得的结果,探讨各个参数对屈服接近度的影响。分析表明,屈服接近度 =1的结果与FLAC3D计算的塑性区分布范围表征的结果一致,验证了计算程序的正确性和基于屈服接近度分析获得的结果能反映非塑性区岩体的危险程度,较塑性区分布判别方法更加合理。随着节理粗糙度系数 和为岩体压缩强度 的增大,岩体屈服接近度均逐渐减小, 与 的关系呈线性特征, 与 的关系呈非线性指数特征。     

土钉支护中土钉力和位移的计算问题

土钉支护是一种比较经济的支护方式,工程实践中已广泛应用,但其设计理论则相对缺乏。针对目前土钉支护设计中存在的主要问题,即土钉力和土钉支护位移的计算分析,以工程实测资料为背景,根据侧壁主动土压力与总土钉力相等的原则,考虑施工过程的影响和增量法的思想,提出了基于经验和理论相结合的土钉力计算公式。按照弹性力学理论,对由于土的开挖引起支护的土体侧移提出了简易的位移计算公式。通过工程实测检验了公式的正确性。这些计算公式简便,其结果较符合实际,较好地解决了土钉支护设计的主要问题,可为工程设计提供参考。     

山区高填方地基蠕变沉降特性及简化计算方法探讨

如何准确计算高填方地基的沉降变形,特别是工后沉降变形已成为目前日益增多的山区高填方工程中亟待解决的问题,但目前有关工后沉降的计算模型及计算分析方法还有待完善。在前人研究的基础上,首先对使用较为广泛的双曲线模型的特点、应用范围以及参数取值等进行了探讨,特别是初步分析了室内试验蠕变变形比现场完成较快的原因,进而在原有模型的基础上针对大面积填方问题提出了一个考虑蠕变过程中荷载变化的计算方法,并通过计算对比展示了其合理可行性。同时,通过分析室内试验成果,发现碎石料在干湿循环作用下发生的变形与循环次数关系明显,在此基础上提出了能考虑当地降雨情况的蠕变变形与干湿循环变形的耦合计算方法。最后应用所提方法对一实际工程进行了工后沉降预测。     

大田湾滑坡稳定性及其敏感性分析

本文在综合分析大田湾滑坡区域地质条件、基本特征以及滑坡形成机制的基础上,采用极限平衡理论的传递系数法对该不稳定斜坡的稳定性进行定量分析计算。然后用一套基准数据采用传递系数方法算出滑坡的稳定系数KS0,在此基础上变动其中的某一参量,其它参数固定不变,计算出该参量在其变化范围内变动时滑坡稳定系数随之变化的结果,再根据上面的计算结果求出敏感系数S,对滑坡稳定性影响因素进行敏感性分析,以指导滑坡的实际治理与监测,使治理设计更安全、可靠和经济。     

地面倾斜的形变特征及计算方法

对地倾斜的基本概念、形变特征以及计算方法作了系统的阐述,对地倾斜面的几何物理性质作了深入分析,并指出地面倾斜量是个伪矢量。最后,对地倾斜面的正演与反演问题进行了讨论。     

动态储量计算系统的设计与实现

针对储量计算与汇总工作中繁琐、费时、易出错、反复修改、工作量大的特点,本文给出了一个动态储量计算系统Rescom的总体设计思想与实现方法,Rescon对变化的煤层块段、复杂的汇总项目能快速地计算出精准结果,灵活地输出美观的表格.     

膨胀土膨胀模型及边坡工程应用研究

膨胀土吸湿膨胀往往会导致工程安全问题。以南阳中膨胀土为研究对象,通过改良试样进水控制系统、测量外体变等措施,实现三轴应力状态膨胀试验,研究充分吸湿引起的体积膨胀率、终了含水率与初始含水率、平均主应力之间的规律关系。试验发现：三轴应力状态下的体积膨胀率与终了含水率均随平均主应力的增大而减小,且在半对数坐标中均呈较好的线性关系,据此建立了三轴应力状态的膨胀模型。将该膨胀模型应用到数值计算中,分析了考虑膨胀变形对膨胀土边坡应力场分布的影响规律,比较了充分吸湿条件下不同膨胀等级的膨胀土边坡的塑性区发展特征,并针对不同厚度换填处理措施进行了效果验证。研究表明：该膨胀模型表达式简洁,参数求取简单,用于数值计算成果合理可靠,具有较强的实用性。     

基于锚杆抗拔试验的动态折线模型分析

根据抗拔锚杆试验数据,建立了锚固体荷载传递特性随锚固深度变化的动态折线数值计算模型。首先,对锚杆抗拔试验进行了简单介绍,给出了试验的主要参数及数据;在此基础上,对试验中抗拔锚杆不同深度处锚固体荷载传递曲线进行了对比分析和讨论,提出了用以拟合计算的动态折线模型;然后结合锚杆轴力及位移计算能量法计算式对试验数据进行了拟合计算,计算结果与试验数据吻合,显示在拟合计算中动态折线模型使用合理;最后通过讨论明确了动态折线模型的适用条件,说明了其在试验分析及工程设计中的辅助作用。动态折线模型反映了不同深度地层中地应力变化对锚侧阻力的影响,虽然在计算中没有直接引入地应力,但其以试验为基础的参数设置和相对简单的迭代计算,为更精细的计算锚杆承载力提供了参考。