考虑岩体本构及结构尺度效应的地下洞室模型有限元分析

对于地下洞室围岩稳定而言,存在两种尺度效应：一是本构尺度效应,二是结构尺度效应。在地下洞室模型的有限元分析中考察了两种尺度效应的作用。拟定了两种工况：①围岩中任一点的力学性质是该点到洞室中心距离的负幂函数,洞室由小到大,即同时考虑本构尺度效应和结构尺度效应;②围岩的力学性质一定,洞室由小到大,即只考虑结构尺度效应。对两种工况进行了平面应变弹塑性计算,分析了围岩中的应力、位移、及塑性区。从研究结果可知：当考虑岩体力学性质的尺度效应时,洞室围岩中的位移及塑性区均较小;而应力值较高,而不考虑岩体力学性质的尺度效应时的情况与之相反。     

基于三维裂隙网络的裂隙岩体表征单元体研究

岩体表征单元体（REV）的研究一直是岩土工程中的重要问题。裂隙岩体REV是其内部复杂结构在尺寸效应上的体现,归因于岩体内裂隙系统的随机性。在三维网络模型的基础上通过计算体积节理数建立了确定岩体REV的方法。这种方法考虑了岩体内裂隙的三维空间密度的特征,采用体积节理数这一参数的收敛状况确定岩体REV的大小。建立了实际岩体的模拟裂隙系统,用一定大小的立方体来分割裂隙系统,统计不同立方体内的体积节理数,并将均值作为最终裂隙岩体的参数。将此参数作为裂隙岩体的属性,通过判别其收敛状况获得了岩体REV的尺寸。考虑了岩体不连续面的特征,建立了REV的分析模型,得出工程岩体的REV的尺寸是裂隙平均迹长的4倍的结论。     

应用植筋锚固技术进行基桩静载试验的可行性研究

通过理论计算和有限元模拟分析,对采用植筋锚固技术进行基桩静载试验进行可行性研究。结果表明,按照理论计算进行植筋布置,可控制原有底板变形并满足荷载反力要求。试验过程中,试桩边缘的底板抬升值最大,距离试桩边缘越远,抬升量越小;试验对底板的变形影响范围为距中心点7 m的区域。通过预先调整钢筋的松紧程度,可使植筋受力均匀,避免植筋断裂。应用植筋锚固技术进行静载试验是可行的,该方法具有试验方法简便、安全和经济的优点,作为一种新的反力装置,可作为特殊条件下基桩静载试验的方法。     

面板对路堤式加筋土挡墙力学特性的影响

加筋土挡墙作为一种新型的轻型支挡结构,广泛应用于公路、铁路、港口等工程中。随着加筋土挡墙技术的发展,面板的类型也越来越丰富。利用Plaxis有限元软件,对路堤式加筋土挡墙进行了二维有限元计算分析。针对墙背水平土压力、垂直土压力、挡墙侧向位移、筋材应变和挡墙稳定系数等计算结果的分析,探讨了3种类型面板（返包式面板、整体式面板和拼装式面板）对路堤式加筋土挡墙力学性能的影响。研究结果表明,垂直和水平土压力的数值计算结果均小于理论值;相比较与其他两种面板的加筋土挡墙,返包式面板加筋土挡墙筋材的应变最大;面板类型对于加筋土挡墙的整体稳定性几乎没有影响。研究成果为实际工程的应用提供了理论指导。     

微型抗滑桩土拱效应空间特征的细观力学分析

目前研究中大多将土拱效应简化为平面应变问题,而微型抗滑桩由于桩径小,在承担滑坡推力时将发生较大的变形,其土拱效应的产生和发展具有明显的三维空间特征,目前的研究方法难以考虑这一问题。为此采用基于离散单元法的颗粒元程序PFC3D,利用平行黏结模型建立微型抗滑桩进行分析。模拟结果显示,微型抗滑桩系统中土拱主要出现在接近滑面的深部和中部土体中,浅部土体中土拱受到桩身位移的影响无法成型,且桩间以水平土拱为主,桩长和桩身刚度对微型抗滑桩系统的土拱分布影响不大;随着桩间距的增加,土拱的形成受到显著影响。     

PSI和CRI联合算法用于苏通大桥基础沉降监测

深厚河床覆盖层地基上建设的超大型群桩基础,其沉降是安全监控的关键问题。针对苏通大桥群桩基础沉降监测中存在的问题,在基础沉降监测中综合运用了永久散射体干涉测量（PSI）和人工角反射器干涉测量（CRI）监测技术。结合大桥自身的永久散射体特性和桥位区重点监测部位安装的人工角反射器,利用EV-InSAR软件的CTM模块对该地区2003－2008年（主体工程施工期间）间获取的20景Envisat卫星单视复数据（SLC）进行差分干涉测量处理,利用PSI和CRI联合算法成功提取出了桥位区的永久散射体点,并解算出各永久散射体点在施工过程不同阶段的变形量,客观、全面地反映了苏通大桥在建设过程中基础的沉降。将获取的主墩处的永久散射体沉降量与有限元计算结果进行了对比,两者相对误差为4.64%。研究结果表明,PSI和CRI联合算法是一种极具潜力的大型桥梁地基基础沉降监测技术。随着监测区合成孔径雷达（SAR）数据的不断累积,利用该技术可以不断获取运营中的苏通大桥基础的高精度沉降量。     

隐伏金属矿床上升气流微粒特征、形成及迁移

结合地球化学和纳米科学技术的理论和研究方法,研究隐伏金属矿床有关微粒的形成、迁移和特征。对十多个金属矿床的研究表明,隐伏金属矿体地表沉积物中上升气流微粒样品有单个微粒和微粒聚合体,单个微粒形态有球状、近球状、不规则状、规则多边形、长柱状,微粒有晶质、非晶质和部分晶质。聚合体形态一般是不规则状、球状和近球状。它们的矿物成分主要有自然Au、自然Cu、氯化物、氧化物、硫酸盐、氢氧化物等。成矿元素Au、Cu可以自然金属或自然合金形式存在,Cu、Pb、Zn等成矿元素可以氧化物或硫酸盐等形式存在,也可以存在于氧化物、氢氧化物、氯化物、硫酸盐等微粒中作为杂质元素,这些是隐伏金属矿体的指示微粒。成矿期后,与隐伏金属矿体有关微粒主要形成于断层作用、氧化作用和生物作用。在上升气流中,微粒呈“布朗运动”。     

Chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang, Jiangsu Province

The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper. (1) The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering. It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering. (2) The major elements such as Si, K, Na, Ca, Mg, Mn and P were migrated and leached, while the elements Fe and Ti were slightly enriched. The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na, and almost reached the secondary process characterized by leaching of K. Except the elements Sr and Ga, other trace elements such as Th, Ba, Cu, Zn, Co, Ni, Cr and V were enriched. It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials. (3) The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene. At the end of the middle Pleistocene, it became dry and cool. At the early stage of the Late Pleistocene, the paleoclimate became warm and wet again. As a whole, the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene.     

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。      

城市地铁爆破开挖对浅埋地下大直径管道的安全影响研究

在城市浅埋地铁爆破开挖中,经常遇到地下管网、涵洞等构筑物,而爆破地震效应对其影响范围和程度的正确评价就显得尤为重要。本文以长沙地铁爆破开挖为例,以现场实测数据为基础,采用有限单元法,对爆破振动下大直径混凝土污水管道的动力响应、变形和动应力等进行了计算,评价了爆破地震对管道的安全影响。研究表明:管道在控制爆破作用下是偏于安全的;爆心距是影响管道受到爆炸作用力影响大小的最主要因素;对于以实测数据为基础,采用加速度激励的时程分析方法以爆破振动对埋地管道的影响进行评价,是一种可行且较为精确的方法。