低频周期荷载下广义Kelvin-Voigt模型特性研究

不考虑低频简谐荷载作用下材料的疲劳破坏,并假定周期应力幅值恒定,从材料流变特性的宏观角度建立了广义Kelvin-Voigt体的正弦加载蠕变模型,并对模型特性进行分析。结果表明：与相同静载应力下（与动荷载应力最大值相等）广义Kelvin-Voigt体蠕变模型相比,蠕变变化规律相似,但动载初始蠕变阶段和稳定蠕变阶段的变形值小于静蠕变,且初始蠕变段经历时间比静蠕变短,此结论与相关文献试验结果相似;动载周期越大,则初始蠕变段经历时间越长,蠕变长期应变值越大。     

武汉基准台重力合成潮信号确定

合成潮是一种半理论和半实测的潮汐信号。综合采用武汉国际重力潮汐基准值、非弹性地球潮汐理论模型、地球近周日摆动对周日重力潮汐观测的共振影响以及全球和局部海洋潮汐的负荷效应,精密确定了武汉基准台的重力合成潮信号,与同一段时间内超导重力仪的实测潮汐信号的均方差为０ ．２２５ ×１０ － ８ ｍ／ｓ２ 。     

三峡二期工程蓄水后的垂直形变场

根据三峡地区的数字高程模型(DEM)，模拟三峡二期工程蓄水位达到135m后的水体负载，利用Farrell提出的质量负荷产生的地球形变理论，推算三峡水库水位达到135m后整个库区的垂直形变，与三峡库区GPS形变监测网获得的蓄水前后的垂直形变图像进行对比分析，结果显示：在三斗坪-巴东库段，两者中都出现了3个相同的、明显的垂直形变集中区。在三峡大坝附近，模拟结果比观测结果大8～15mm，说明坝址附近的花岗岩具有较强的刚性；而在香溪，模拟结果比观测结果要小23mm，且GPS观测到长江两岸的垂直变化差异达到22mm，说明该段地质构造的特殊性和复杂性。综合分析表明，三峡大坝坝址所在地的地质构造和地壳是稳定的。     

线性加载下含砂垫层地基固结分析

针对含水平排水砂垫层地基的固结问题,建立了线性加载下夹砂垫层地基的二维固结模型,并通过边界转换法、积分变换法给出了相应的半解析解。在通过对解答的退化以及数值法验证半解析解正确性的基础上,分析了砂垫层与地基土的几何及物理参数对地基固结的影响。研究表明:对于地基土,地基固结速率随土体水平渗透系数增大而提高,随地基宽度的增大而降低;对于砂垫层,固结速率随砂垫层厚度、水平渗透系数的增大而提高;对于外荷载,加荷速率越快,孔压达到峰值所需时间也越短,地基固结速率亦随之提高。此外,以地基顶面砂垫层为例,综合考虑砂垫层的渗透系数与厚度对砂垫层透水性的影响,当组合参数h_Tk_Th/lk_v≥200时(h_T、k_Th、 l、k_v分别为砂垫层厚度、水平渗透系数、土体宽度和竖向渗透系数),砂垫层近似为完全排水边界。     

循环荷载下饱和岩石的滞后和衰减

通过对饱和砂岩和大理岩的循环荷载实验,分析了饱和岩石在循环荷载下的应力-应变滞后回线、瞬时杨氏模量、泊松比的“X”形变化曲线,以及杨氏模量随应变振幅的增加而减少等滞后现象,并分析了施加外力的应变振幅对衰减的影响,认为岩石在循环荷载作用下的衰减与应变振幅成正比,提出的衰减b值反映了岩石在循环荷载作用下衰减的程度. 岩石的衰减和滞后存在密切的关系,通过饱和岩石的宏观行为,探讨了饱和岩石在循环荷载下的滞后和衰减现象的微观机理,认为孔隙流体流动在岩石的滞后和衰减中起着重要作用,岩石内部的颗粒接触粘合和黏滑摩擦可能是孔隙岩石在循环荷载作用下产生滞后和衰减的原因.     

Components of suction caisson capacity measured in axial pullout tests

Suction caissons are the foundation of choice for offshore structures in deep water. Systematic study of caisson behavior is relegated to the laboratory due to the high cost of full-scale testing. Our laboratory caisson was installed in normally consolidated clay using dead weight and suction. Tensile axial capacity was measured with the top cap vented or sealed, and with the soil undrained or drained. For the common case of rapid pullout with a sealed top, the test results indicate an external side resistance factor (α) of 0.5–0.8 and a reverse end bearing factor (N_c) of 13–21.     

开孔管桩动孔压消散特性的理论研究

可液化地基在遇到地震作用或任何其他突变应力条件下,土体会迅速丧失强度和刚度,发生液化,从而失去承载能力。传统的抗液化措施主要集中在地基处理层面,而开孔管桩则兼具抗液化性能和承载能力。在假设开孔管桩孔洞内液体流动满足Poiseuille方程且等应变假设成立的前提下,结合开孔管桩复合地基的应力集中现象,推导出地基在时变荷载作用下的径竖向组合孔压解析解。考虑到循环荷载作用下的孔压积累现象,进一步利用孔压发展的经验模型改进该解析解。在此解析解的基础上,分析、对比开孔管桩、碎石桩、不排水桩以及天然地基的孔压发展情况,得出开孔管桩具有最好的孔压消散能力。桩-土模量比、井径比等因素对孔压的发展都有重要的影响,桩-土模量比越大、井径比越小,孔压消散速率越快。桩本身开孔系数对孔压发展的影响不明显。荷载频率只影响初始孔压峰值,并不影响孔压振荡衰减的速率。     

垂直流人工湿地对尾水的净化效果及最佳水力负荷

以污水厂尾水为处理对象,研究垂直流人工湿地在4种水力负荷(125、250、375和500 mm/d)条件下的周年净化效果,结果表明:秋季时系统的总氮去除率最高,冬季则显著降低;温度为10℃、溶解氧浓度为1.1 mg/L是反硝化强度显著降低的关键拐点;总磷在冬季较其他季节净化效果高;125 mm/d水力负荷下CODCr去除率显著高于其他水力负荷,冬季CODCr去除率显著降低,而其他水力负荷及季节下的去除效果没有显著差异;当湿地以高去除率为目标时,最佳水力负荷为125 mm/d;当湿地以地表水水环境质量Ⅴ类标准为目标时,最佳水力负荷为375 mm/d;当湿地以污染物去除量为目标时,最佳水力负荷为500 mm/d.综合推荐375 mm/d为最佳水力负荷.     

双圆盾构隧道施工中压重纠偏效果分析

在双圆盾构隧道施工过程中双圆盾构往往会由于以下因素发生侧向偏转：（1）土层分布不均匀;（2）盾构机的制造误差;（3）运输台车的牵引力的不同;（4）已拼装管片的作用;（5）注浆的流失;（6）施工中的不当操作。首先,分析了双圆盾构施工中产生偏转的原因以及纠偏方法,其中单侧压重是纠正双圆盾构侧向偏转的最为简单经济有效的方法。在工程实践中,压重荷载的大小一般取决于操作人员的经验和现场观测偏转角的变化。在单侧压重实施前没有预测其纠偏效果的方法,而且,压重纠偏还会引起周围地层的变位。应用有限元数值模拟的方法,分析总结了压重荷载与偏转角的关系以及双圆盾构周围土层的变形。对于最大允许偏转角为0.6°时,需加压重荷载为350 kN将其纠正。同时,纠偏0.6°偏转角会造成85 mm的额外地表沉降,其结果可供实际工程的施工管理参考。     

循环荷载作用下盐岩微观结构变化及经验疲劳模型

为研究盐岩在循环荷载作用下的疲劳特性和微观结构变化,对盐岩试件展开了不同上限应力下的单轴疲劳试验;同时,利用SEM和NMR设备观测了盐岩试验前后的微观结构。结果表明：循环荷载作用下,盐岩内部裂纹发育以晶间裂纹的生成为主,且裂纹数量随上限应力比（上限应力与单轴抗压强度的比值）增大而增加。循环荷载作用后（12 000次循环）,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量增加,小孔隙数量减少,且大孔隙和总孔隙增加的数量及小孔隙减少的数量均随上限应力比增大而增加。上限应力比为0.40且荷载循环次数N≤2 000次时,盐岩内部小孔隙、大孔隙和总孔隙数量均随荷载循环次数增加而增加;但小孔隙数量的增长速率大于大孔隙,此时盐岩孔隙结构变化以小孔隙萌生为主。上限应力比为0.40且荷载循环次数N >2 000次时,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量仍随荷载循环次数增加而增加,而小孔隙数量不断减少,此时盐岩孔隙结构变化以大孔隙生成为主。通过求解S形函数反函数的方法,建立了一个形式简单、参数少,且能够描述盐岩累计不可逆变形发展全过程的经验疲劳模型,并利用盐岩疲劳试验结果验证了模型的合理性。