黄土的非饱和特征参数与结构性的试验研究

黄土既有非饱和性,又有结构性。本文首先在控制基质吸力条件下进行了原状黄土和重塑黄土的非饱和直接剪切试验,分析了两种结构性状非饱和土的基质吸力对净应力强度指标,Fredlund抗剪强度公式中参数b,以及Bishop抗剪强度公式中参数χ的影响。表明两种土的黏聚力随基质吸力的增大而增大,b和χ均随基质吸力的增大而减小;在相同基质吸力条件下,原状黄土的黏聚力、b和χ均大于重塑黄土。其次,通过无侧限抗压强度试验,测试了不同含水量原状黄土、重塑黄土和饱和黄土的单轴抗压强度,得到了不同含水量下原状黄土和重塑黄土的构度值。最后,探讨了非饱和黄土的构度与基质吸力、净应力强度指标、参数b和χ之间的关系。     

实测雷电流波形反演雷电特征参数的研究

安装在500kV运行线路上的雷电流全波形在线监测装置,获得了一次击于输电线路上的有效雷电流波形。对比于雷电定位系统的查询结果,该有效波形在时间、空间、幅值上与之基本一致。通过MATLAB软件处理采集到的有效波形,并与雷电定位系统数据对比。借助电磁暂态仿真程序PSCAD,对雷击位置、雷电流幅值及波形特征进行反演,得到了有关雷电流的特征参数,如雷电流峰值、波前时间、半波时间等,从而实现了雷击位置的定位与雷电流的复现,并为雷电流仿真模型的修正提供了基础数据。     

饱和-非饱和带地下水流数值模型的双层迭代方法

为了避免求解高度非线性的三维饱和-非饱和水流方程,本文假设在非饱和带和饱和带中地下水流分别由一维垂向流模型(θ-模型)和二维水平流模型(H-模型)描述。在地下水面的水流通量(qH)是连接θ-模型和H-模型的边界条件。通过将垂向平均含水量-θ(H,t)展开成以H为变量的一阶Taylor级数,qH可表示作为水位(H)的函数。一个双层迭代方案被用于求解饱和-非饱和水流模型,它包括应用有限单元法结合Picard迭代求解非线性的θ-模型、H-模型和应用Taylor级数逐步逼近非线性函数-θ(H,t)的两个迭代过程。算例结果表明:在模型功能方面,该方法实用性强,能够很好地描述饱和、非饱和带水量平衡,较好地反映含水量与地下水位的变化;在计算技术方面,方法思路清晰,求解过程易于程序实现,且两个层次的迭代都具有较快的收敛性。     

非饱和结构性黄土的强度特性试验研究

黄土既有非饱和性,又有结构性。首先在控制基质吸力的条件下进行了原状黄土与重塑黄土的非饱和直接剪切试验,分析了两种结构性状非饱和土的基质吸力对净应力强度指标、Fredlund抗剪强度公式中参数b、以及Bishop抗剪强度公式中参数的影响。表明两种土的黏聚力随基质吸力的增大而增大,b和均随基质吸力的增大而减小;在相同基质吸力条件下,原状黄土的黏聚力、b和均大于重塑黄土。其次,通过无侧限抗压试验,测试了不同含水率原状黄土、重塑黄土和饱和黄土的单轴抗压强度,得到了不同含水率下原状黄土和重塑黄土的构度值。最后,探讨了非饱和黄土的构度与基质吸力、净应力强度指标、参数b和之间的关系。得到非饱和黄土的b和值随构度分别有单调的变化规律;相同构度值条件下,原状黄土的b和值均大于重塑黄土的值,反映了两种非饱和土结构性状的差异。     

基于粒子群支持向量机的高心墙堆石坝渗透系数反演

渗流场参数的获取是研究运行期高心墙堆石坝渗流特性的难点之一.针对糯扎渡高心墙堆石坝,利用饱和–非饱和渗流场有限元程序生成学习样本,借助支持向量机的高度非线性映射能力,建立了渗透系数与水头之间的映射关系.再以识别误差目标函数为适应值,采用粒子群优化算法反馈搜索以建立大坝渗透系数反演模型.以大坝最大横剖面典型渗压计测点为实测点,采用一维固结理论推导了大坝心墙超静孔隙水压力消散计算公式,并对心墙水头实测值进行修正.通过对运行期库水位稳定时段渗流场的反演得到大坝待反演分区的渗透系数,再利用水位上升期对应的渗流场进行验证.结果表明,渗透系数反演结果是合理的.     

深基坑工程施工过程动态反演与变形预测的半解析分析

基于深基坑施工的特点，由半解析层单元建立了施工过程的动态反演和变形动态数值模拟分析方法，据此给出了各土层动态弹性模量的反演值，利用这些参数的反演值预测了各施工阶段的土层和支护结构的变形，预测值与实测结果具有良好的一致性。     

非饱和带水–气二相流数值模拟研究

为了真实反映非饱和带中流体(水和气)的运移规律和渗透特性,将非饱和带中的孔隙水和孔隙气作为研究对象,基于水-气二相流理论,建立了水-气二相流数学模型。该模型采用积分形式的有限差分法对控制方程进行离散,在应用Newton-Raphson迭代方法得到相应的线性方程组的基础上,编制了三维计算程序SEEP2P。通过对土坝稳定渗流和降雨入渗情况的计算分析,得出稳定状态的渗流可以近似采用单相流模型来模拟,降雨入渗下的非稳定渗流问题采用水-气二相流模型来模拟更加符合实际。采用水-气二相流模型模拟得到水相、气相的流动状态,为定量研究孔隙气压力对入渗水流的影响提供了有效途径。     

基于现场大型承载试验的原级配筑坝堆石料力学参数反演研究

基于水布垭面板坝的现场大型承载试验成果,采用基于IGA的反演方法,研究了栖霞组灰岩、茅口组灰岩两种原级配筑坝堆石料的邓肯E–B模型参数。结果表明:在相同应力加载路径条件下,现场原级配堆石料比经过缩尺后的室内三轴试验试样具有更大的体积变形和更高的切线弹性模量,两者的力学性状存在较大差别。对栖霞组原级配灰岩堆石料的回弹模量参数反演分析得到K ur约为K值的2倍,而nu r远大于邓肯建议的直接引用加载时的弹性模量指数n值。宜加强现场原级配粗粒堆石料的力学性质研究,为超高堆石坝的建设提供更为可靠的理论依据。     

确定混凝土温度特性多参数的试验与反演分析

确定砼绝热温升、表面散热系数试验需昂贵的专用设备 ,另外 ,因试验和工程现场环境差异大 ,试验结果存在较大误差。提出一种新思路 ,采用试验和反演分析相结合的方法 ,既能同时获得多个温度特性参数 ,又使试验设备相对简便 ,很易推广应用     

垃圾土中水分运动的一维数值分析

运用Brooks-Corey模型拟合了垃圾土的土水特征曲线和非饱和渗透系数,运用饱和—非饱和渗流分析,研究了垃圾土的一维水分运动过程,通过数值模拟计算了垃圾土在降雨入渗过程前后的水分运动,展示了孔隙水压力随时间的变化,使得对垃圾土中的水分运动过程的认识更加直观清楚。     

地浸砂岩型铀矿特高品位处理方法改进

特高品位处理是地质矿产行业储量估算中的重要环节,但是现行的方法并不统一。在地浸砂岩型铀矿储量估算中,特高品位处理一直使用的是传统的品位变化系数法,该方法能够满足特高品位处理及资源量估算的要求,但仍有值得改进的地方。本文从常用的特高品位识别及处理方法入手,分析各种特高品位识别及处理方法的合理性及不足之处,试图通过综合分析并运用实例对当前地浸砂岩型铀矿特高品位处理方法进行改进。笔者参考传统品位变化系数法平均值替代特高值方法及分布函数法中随机数替代的思路,在不影响待处理矿段的替代值平均品位的情况下,以矿段原始随机品位的大小为权重分配替代品位进行方法改进,通过运用蒙其古尔铀矿床4个品位分布特征各异的特高品位钻孔进行改进方法验证,结果表明该方法符合规范要求并能达到储量估算目的,也能使特高品位处理后矿段品位分布特征与原始地层中品位分布特征一致,达到改进效果。     

裂隙岩体饱和-非饱和渗流研究进展

本文从裂隙岩体非饱和渗流特性及参数、裂隙岩体浸润面的确定方法、渗流数学模型、工程应用研究等方面对高坝工程裂隙岩体渗流研究现状进行了系统的分析总结。当前,主要沿用多孔介质渗流的方法研究裂隙渗流,所建立的裂隙岩体非饱和渗流水力参数关系还不能真实反映裂隙渗流的特性;连续介质-非连续介质渗流模型能够较好反映裂隙岩体的空隙结构和渗流特性,要继续研究相应的数值计算方法;库水位升降变化及降雨影响下库岸边坡岩体渗流是饱和-非饱和非稳定渗流,应将饱和区与非饱和区统一起来分析。     

Subsurface multiphase flow of organic contaminants: Model development and validation

A numerical model has been developed to predict the migration of organic contaminants in the subsurface. The formulations take a multiphase approach in describing the flow of organic contaminants in saturated and unsaturated porous media. In a three-phase fluid system of contaminant, gas, and water, simultaneous flow of the water and the contaminant phases is formulated by applying mass conservation principles to each of the phases under the condition of no interphase mass exchange. For each phase, the formulations incorporate the spatial variability of the relative permeability and its direction dependency. The complex formulations are solved numerically using an implicit finite difference scheme. The accuracy of the numerical model is determined against experimental data from the literature. The predicted migration pattern in both homogeneous and stratified media agrees well with the experimental data. Numerical simulations illustrate the strong effects of the medium permeability and the water distribution profiles on the flow pattern and the pressure distribution of the contaminant.     

含参数的代数特征值反问题的一种新的解法

本文提出了求解含参数的代数特征值反问题的一种新的方法-CDE算法,并证明了CDE算法是一阶收敛的.同其它算法相比,CDE算法具有程序设计简单,计算量少等优点.     

遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水渗流模型参数

充分利用遗传算法善于进行全局搜索和高斯牛顿法善于进行局部搜索的优点,克服了两种方法各自的不足,用改进的遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数,首先用遗传算法求出地下水模型参数的初值,然后利用这组初值用高斯牛顿法进行数值模型参数的反演,并以非均质各向同性承压二维非稳定流动模型,结合有限元法讨论了用遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数的过程。计算结果表明,联合参数反演方法,具有收敛速度快、解的精度高的特点。     

公路边坡降雨入渗的数值模拟

根据岩土饱和-非饱和渗流理论,通过降雨入渗模型及其有限元分析方法,结合工程实例,在强降雨条件下数值模拟了公路边坡地下水渗流场动态,得到了降雨过程中边坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,对有关的边坡稳定性分析提供了参考数据.     

降雨条件下滇西典型土质滑坡渗流特性分析

降雨是诱发滇西土质滑坡灾害的主要因素,选择滇西红层典型土质滑坡——思铺滑坡做深入的调查,考虑降雨入渗的影响,基于饱和-非饱和渗流理论,利用有限元方法,对强降雨条件下思铺滑坡地下水渗流场动态进行了数值模拟,得到了滑坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,为滑坡的稳定性分析和滑坡预测提供重要的分析数据。