公路黄土暗穴临界稳定埋深回归的预测方法及其程序实现

基于动力学基本方程,运用有限单元法（FEM）和NEWMARK隐式积分方法,对动荷载（FWD荷载）作用下路基下伏黄土暗穴动力稳定的临界埋深进行了弹塑性数值分析,考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。在此基础上,对利用有限个数值分析结果进行不同洞径及位置暗穴临界稳定埋深的预测方法和步骤进行了分析,提出了一种基于洞径和中心距的双变量临界稳定埋深计算方法,并用VB6.0编制了计算程序LDMC。为验证程序的有效性,用3 m和5 m洞径的暗穴进行了对比分析,表明计算结果具有较高的精度,完全可满足实际工程的要求,同时指出了使用时应注意的问题。     

对岩土工程有限元强度折减法的几点思考

有限元强度折减法是岩土工程极限分析有限元法中研究和应用较多的一种。近年来获得了快速发展,且成果丰硕,初步显示出在岩土工程中的可行性、优越性和实用性。在充分肯定其优势及特点的同时,从安全系数定义、摩尔-库仑准则的应用条件、计算参数选取等方面,探讨了有限元强度折减法的若干问题。认为应注意该方法的使用条件和计算参数选取;研究以变形控制设计为主的岩土结构安全系数及稳定性,与传统极限平衡方法结合互补,研发多种方法和用途的专业计算软件是较好的发展方向。     

Modelling Gravitational Instabilities: Slab Break–off and Rayleigh–Taylor Diapirism

A non-standard new code to solve multiphase viscous thermo–mechanical problems applied to geophysics is presented. Two numerical methodologies employed in the code are described: A level set technique to track the position of the materials and an enrichment of the solution to allow the strain rate to be discontinuous across the interface. These techniques have low computational cost and can be used in standard desktop PCs. Examples of phase tracking with level set are presented in two and three dimensions to study slab detachment in subduction processes and Rayleigh–Taylor instabilities, respectively. The modelling of slab detachment processes includes realistic rheology with viscosity depending on temperature, pressure and strain rate; shear and adiabatic heating mechanisms; density including mineral phase changes and varying thermal conductivity. Detachment models show a first prolonged period of thermal diffusion until a fast necking of the subducting slab results in the break–off. The influence of several numerical and physical parameters on the detachment process is analyzed: The shear heating exerts a major influence accelerating the detachment process, reducing the onset time to one half and lubricating the sinking of the detached slab. The adiabatic heating term acts as a thermal stabilizer. If the mantle temperature follows an adiabatic gradient, neglecting this heating term must be included, otherwise all temperature contrasts are overestimated. As expected, the phase change at 410 km depth (olivine–spinel transition) facilitates the detachment process due to the increase in negative buoyancy. Finally, simple plume simulations are used to show how the presented numerical methodologies can be extended to three dimensions.     

各向异性对积石峡面板堆石坝渗流的影响分析

面板堆石坝的坝料在填筑过程中由于碾压等原因而表现出较强的各向异性。采用固定网格有限元全场各向异性渗流分析方法,对积石峡面板堆石坝进行了正常和面板出现裂缝等非常工况条件下的二、三维渗流分析,计算了大坝渗流量和渗流场,探讨了面板裂缝的位置对渗透的影响。计算结果表明,在正常工况条件下,大坝具有良好的渗透稳定性。面板不同的裂缝位置对大坝渗流影响不同。     

桩-网复合地基承载及变形特性的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,通过有限元数值模拟的方法分析了路堤荷载作用下桩-网复合地基中土工合成材料刚度、垫层厚度、桩体模量以及桩间距对复合地基的荷载传递特性、桩-土应力比、路基的表面沉降及侧向位移的影响。总结、分析计算结果,获得了桩-网复合地基承载及变形的一些基本特性,如：增加土工合成材料刚度,可显著地减小桩-土差异沉降和路基侧向位移,并增加桩-土应力比;增加垫层厚度,可明地改善桩-土荷载分担比和桩-土应力比等力学性状。这些结果对桩-网复合地基的设计与施工具有一定的指导意义。     

边坡稳定分析的自适应性局部网格加密解法

常规的有限元强度折减法在确定边坡塑性区时,不能直观地反映出塑性区的形状和滑裂面位置,计算结果精度低。在塑性区范围内进行网格局部加密,不仅使安全系数的计算精度大幅度提高,而且可求出滑裂面的形状和位置。针对求解塑性区搜索滑裂面这一具体问题,提出塑性应变界限值网格加密准则,采用自适应性网格局部加密技术求解边坡的滑裂面和稳定安全系数。数值计算结果表明,所提出的加密准则能正确地确定滑裂面的形状和位置,计算所得稳定安全系数和理论稳定安全系数仅相差0.2 %。     

桩与土工格栅联合作用对高速公路路堤地基承载力影响的有限元分析

针对目前国内采用桩与土工格栅联合作用加固高速公路软土地基的新方法,利用平面应变弹塑性有限元方法,建立路基的二维有限元模型进行数值分析计算。对人们普遍关注的土工格栅在提高地基承载力和稳定性方面的有效性进行分析,并研究在置换率相同情况下桩径和桩间距的变化以及在置换率变化条件下不同桩径和桩间距的选取对复合地基承载力的影响规律,为今后桩基的优化设计提供可靠的参考依据。     

路堤荷载下柔性桩复合地基沉降实用计算方法

根据等应变假设得到的复合地基加固区复合模量计算公式与实际路堤荷载下柔性桩桩土间的非等应变事实不符,因此,路堤荷载下复合模量法计算的沉降量多小于实测值。通过二维有限元方法分析了路堤荷载下复合地基变形特性。采用分层总和法反算加固区复合模量,提出了复合模量计算修正方法;并通过参数分析得到了各主要影响因素对复合地基加固区变形特性的影响;对比桩体设置前后下卧层变形差异,对下卧层沉降计算方法进行修正。由此建立了有限元方法与工程实用的分层总和法之间的联系,将有限元方法实用化,分别得到了路堤荷载下柔性桩复合地基加固区和下卧层的沉降实用计算方法。实例计算证明了所推荐方法的有效性。     

长期重复荷载作用下土体与邻近桩基相互作用研究

在前人研究的基础上,基于临界状态土力学理论,在Carter模型中引入临界重复应力的概念形成改进Carter模型;该模型概念明确、参数简单,可以合理地反映重复加卸载作用下土体主要特性。利用改进Carter模型,编制平面应变有限元程序,对长期重复加卸载作用下土体与临近桩基相互作用进行系统分析,探讨了长期重复加卸载作用下有桩和无桩时土体沉降和侧移的变化规律,并讨论了软土屈服面衰减系数、临界重复应力水平、临近桩基刚度等变化时桩土相互作用性状的变化,得出一些有益的结论。     

考虑深度效应的超长单桩荷载传递性状的研究

考虑到目前的超长桩的桩侧荷载传递性状研究,基本上还是基于短桩理论,提出了考虑超长单桩桩侧摩阻力的深度效应的单桩荷载传递函数,并且将荷载传递法和有限元方法结合起来,采用该荷载传递函数来模拟单桩的桩侧荷载传递规律。用反演方法得出了该荷载传递函数的参数。算例表明：考虑深度效应的计算结果比不考虑深度效应的计算结果稍偏大,且与实测值更为接近,其结果更为合理。