小间距隧道爆破动力特性试验研究

分岔隧道是一种新型隧道结构形式。以漆树槽分岔隧道为工程背景,进行了掘进爆破的围岩震动效应试验,通过不同掏槽结构下爆破震动作用隧道围岩衬砌质点振动速度的频谱分析与质点振动速度幅值的分布情况分析,对小间距公路隧道混凝土衬砌及其围岩在爆破地震波作用下的力学特征进行论述,重点研究了小间距隧道中隔墙及爆破掌子面的震动特性及变化规律。试验与分析结果表明,（1）中墙迎爆侧为振速峰值区,以水平径向振速最大,且沿着中墙走向呈现规律性变化;（2）掏槽孔爆破产生的地震效应最为强烈,其震动强度是扩槽眼和周边眼的2倍左右;（3）衬砌振速主振频率主要分布在低频段,以20～95 Hz为集中频段,高频地震波衰减极快;（4）同一测试断面中最大振速峰值出现在拱顶和边墙中部位置的概率最大,且大小比较接近,爆破掌子面附近的振速不适合萨道夫斯基预测公式,受爆破夹制及自由面的影响较大。     

一类推广的Leslie-Gower型捕食-被捕食模型的动力学性质研究

探讨了一类推广的Leslie-Gower型捕食-被捕食模型的动力学性质。以HollingII型功能反应和推广的Leslie-Gower模式为基础建立了无时滞和有时滞的捕食-被捕食种间作用模型;分析了无时滞模型共生平衡点的稳定性和Hopf分支,得到了共生平衡点的稳定性条件,找到了使系统发生Hopf分支的参数临界值,建立了系统存在稳定极限环的条件;分析了时滞模型系统共生平衡点的渐近稳定性以及孕育时滞参数值变化对模型系统共生平衡点稳定性的影响,找到了时滞模型系统发生Hopf分支的参数临界值,证明了当时滞参数在临界值附近变化时,系统也将发生Hopf分支。     

对流层强迫与平流层暴发性增温

采用平流层准地转－β通道近似下的波流相互作用模型，考虑大气行星波１和波２与流的相互作用，以平流层底部边界强迫波波１和波２的振幅作为参数，对该模型的分岔特性进行了研究．结果表明，系统具有稳态解支Ａ，Ｂ，Ｃ，在某些参数范围内，多种稳态解同时存在．解支Ａ对应于平流层冷冬状态，解支Ｃ对应于平流层增温状态．由于参数变化系统在稳态解Ａ和Ｃ之间发生灾变是冬季平流层暴发性增温的原因．文中给出了二维参数空间中的分岔集，它表明了对流层顶的波动对平流层暴发性增温的控制作用，能很好地解释观测事实．     

冬季平流层波动模型的分岔特性

从描述波流相互作用的Ｈｏｌｔｏｎ－Ｄｕｎｋｅｒｔｏｎ简称Ｈ－Ｄ)模型出发，应用延拓方法求解常微分方程的分岔问题，研究冬季平流层波动模型的分岔特性．给出了大气行星波２与流相互作用的底部边界强迫波、底部边界平均纬向风场、风切变等参数的分岔特性，同时给出了波１与流相互作用的底部边界强迫波的分岔特性的结果．     

能力谱方法的混沌动力学分析

能力谱方法是一种简化的结构抗震非线性分析方法,ATC-40等文件采用它来预测结构的力和位移需求.然而,ATC-40能力谱方法对一些非弹性系统的求解出现不收敛现象.现利用混沌动力学理论对ATC-40能力谱方法的收敛问题进行分析.ATC-40能力谱方法等效线性化迭代求解非弹性体系的位移,形成一个离散非线性映射或差分方程.对于这一离散动力系统,随着控制参数的变化,给出了动力系统迭代解的分岔图,展示了解的周期振荡、倍周期分岔、混沌等复杂动力学现象,阐明了能力谱方法迭代过程周期振荡解产生的原因.计算了动力系统的Lyapunov指数,从而判定系统解的运动状态和稳定性.最后指出了实现能力谱法等迭代算法收敛振荡控制的途径--混沌控制.     

基于神经网络的直接线性变换在地质力学模型试验中的应用

三维地质力学模型的变形数据主要由岩体内部变形和收敛变形两部分构成。寻找满足高精度位移测量的收敛变形观测方法已成为三维地质力学模型试验数据采集的重要研究方向。修正了传统的数码相机摄影测量基于图像坐标变换的计算思路,改善了试验中5×5小模板作业方式,采用大模板标准点布设方案和标志点相邻坐标数据点的选择方法,有效地减小了镜头畸变对标准点、标志点的影响。基于BP神经网络的直接线性变换原理进行了图像间的坐标识别和试验阶段测量观测点的坐标比较,实现了三维地质力学模型的收敛变形观测。将数码相机数字近景摄影方法应用于某大型分岔隧道的三维地质力学模型试验研究,取得了满意的研究成果。     

分岔隧道模型试验与数值模拟超载安全度研究

超载试验能得到隧道的超载安全度,通过大型地质力学模型对分岔隧道进行了超载试验,模拟了分岔隧道在不同侧压系数下围岩的变形、应力分布和破坏情况。同时,应用三维数值分析软件对模拟区域进行了模拟。模型试验和数值模拟结果分析表明,随着侧压系数K的增加,分岔隧道的侧向位移增加,拱顶位移由向下变为向上;当侧压系数为K=3.5时,应力达到极限;当侧压系数K≥4.0时,位移突变,最终最大位移达到100 mm;塑性区骤增,隧道拱顶围岩开始开裂,且有块体掉落。分岔隧道的拱顶和两帮是最易破坏的区域,隧道超载安全度为3.5。     

软岩遇水软化的耗散结构形成机制

针对华南“红层”软岩遇水软化的复杂系统演化问题, 从其软化过程中是否形成耗散结构的思路出发, 研究了软岩系统非线性软化特征.结果表明: 软岩与水相互作用系统是一个开放的复杂系统, 在内部非线性作用下逐渐演化至非平衡状态, 其软化过程中可以形成有序的耗散结构.在此基础上, 采用耗散结构理论系统分析了软岩软化过程中耗散结构的形成机制: 软岩软化的过程经历了近平衡态、远离平衡自组织态与远离平衡临界态3个阶段, 并最终通过非平衡相变形成了具有一定稳定性的耗散结构.最后基于软岩软化过程中结构分维值演化规律, 初步建立了软岩耗散结构形成的分岔演化模型, 并将模型应用于软岩饱水软化试验的临界分岔现象分析中.分析表明软岩耗散结构是在系统经历多次倍周期分岔, 通过不断地从稳定到失稳再到稳定的过程后形成的.其中3个月与6个月这两个时间点具有显著的临界特征, 这是深入研究软岩软化耗散动力学过程的切入点.      

偏压分岔隧道施工过程损伤破坏分析与优化研究

正在施工的沪蓉西高速公路八字岭分岔隧道属于偏压隧道,而且分岔隧道包括连拱段和小净距段,施工过程转换复杂,因此,采用正确的施工方案对于隧道的稳定性非常重要。为更真实地模拟岩体的力学特性,研究施工过程中岩体的损伤破坏,根据不可逆热力学理论建立了弹塑性损伤耦合模型,并编制了三维弹塑性损伤有限元程序D-FEM。建立了分岔隧道大型三维数值模型,采用弹塑性损伤有限元D-FEM模拟了分岔隧道不同的施工过程,通过分析施工过程中隧道围岩的位移、应力和损伤屈服区,最终确定采用左洞超前右洞32 m,左右洞同步开挖的施工方法。     

边坡岩体系统的非线性演化和分岔研究

应用Ｋ．Ｔ．Ｃｈａｕ在Ａ．Ｒｕｉｎａ单变量摩擦定律基础上建立的岩体系统分岔模型,分析了在实践中遇到的问题,结果表明边坡岩体系统在演化过程中分出现三个奇点类型,即焦点、结点及鞍点。在边坡岩休系统演化到焦点及结点处,即便有外界降雨因素影响。边坡最终会向稳定状态方向演化;而在鞍点处,边坡岩体将失稳。因此在同一地区,在相同外界扰动下,有的边坡岩体仍处于稳定状态,而有的边直观夺体将会失稳。该模型能较好地解释