寒区流冰撞击输水隧洞的数值模拟分析

位于西北寒区的长距离输水工程在流冰期输水过程中,不同流速和不同碰撞角度的流冰对输水隧洞衬砌会形成不同程度的撞击作用,导致输水隧洞衬砌产生破损,因此为了研究该地区流冰对输水隧洞的撞击作用,采用了理论分析结合数值模拟的方法。研究结果表明:当流冰速度一定时,随着流冰与隧洞衬砌碰撞角度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的非线性(多项式)关系;当碰撞角度一定时,随着流冰速度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的线性关系;综合不同组合工况还可以发现流冰速度对隧洞衬砌的影响作用要强于碰撞角度对其的影响作用,且碰撞角度对隧洞衬砌所受的撞击力及隧洞碰撞区位移的影响较为不明显。     

瀑布沟高堆石坝应力变形分析

近年来,有很多专家学者对瀑布沟堆石坝进行了有限元分析,但都基于二维有限元分析和邓肯张E-μ模型,本文基于邓肯张E-B模型总结和选取了肯张E-B模型参数,建立瀑布沟堆石坝三维有限元模型,分析了其施工期和蓄水期应力和变形情况并和肯张E-μ模型计算结果做了对比分析。计算结果表明:大坝最大沉降和最大水平位移均发生在库水位蓄满期;心墙拱效应现象最强烈的位置大约在1/3坝高坝轴线附近,存在拱效应的部位心墙应力呈驼峰状分布,拱效应在坝体顶部很小,拱效应最大发生在心墙与高塑性黏土接触部位;对两种模型对比分析可知,两种模型计算结果相差不大,坝体变形和应力符合一般规律。     

非饱和泥岩土水特征曲线试验及数学模型研究

非饱和土对水分存在吸力,严重影响土体的工程特性。以一高速铁路地基泥岩为研究对象,应用滤纸法研究含水率及压实作用对其吸力的影响。研究结果表明:随着含水率的增加,基质吸力及总吸力呈非线性减小,减小过程分为骤减阶段、速率减小阶段和吸力稳定阶段;在低含水率情况下,土体中水分以气态形式进行迁移,此时接触滤纸量测的吸力为总吸力;接触滤纸的平衡含水率随着土体含水率的增加呈线性增加;干密度对低饱和度下土样的总吸力影响较大,同一饱和度下土样干密度越大,则基质吸力越大;在单对数坐标中,土水特征曲线近似呈"S"形,选用典型的SWCC模型对试验数据进行了拟合,拟合效果良好。试验结果可用于该类土体相关工程特性的预测及建模。     

大型油罐CFG桩复合地基变形与承载性能试验研究

 兰州原油末站大型油罐群,是我国首次在饱和黄土地基修建的大型储油设施。由于天然饱和黄土地基承载力仅为60 kPa,采用CFG 桩复合地基。依托其中一座15×104 m3储油罐工程开展CFG桩复合地基变形与承载特性试验研究。在地基处理范围内埋设土压力盒、孔隙水压计、沉降计等测试元件。现场试验结果表明,CFG桩复合地基承载力特征值达到275 kPa。结合罐体充水试验研究CFG桩复合地基在罐体充水过程中桩土应力、孔隙水压力、沉降及油罐环墙基础变形的变化规律。结果表明,环墙基础最大沉降量为30 mm,最小为11 mm。实测油罐任意直径方向的沉降差最大值为16.0 mm,油罐沿周边弧长方向最大非平面倾斜值为0.002 46。CFG桩桩土应力比随荷载呈增大趋势,在最大试验荷载下达到12.6,油罐底部反力沿半径方向呈“V”型分布。研究表明采用CFG桩处理饱和黄土地基是可行的,试验研究成果对饱和黄土地基修建大型储油罐提供技术依据。     

隧道–滑坡体系类型和隧道变形模式研究

在山区修建公路、铁路隧道时,常遇到隧道从滑坡体内及周边穿越的现象,这些隧道会因滑坡滑动而产生变形、开裂等病害。一直以来,由于将隧道开挖与滑坡蠕动分开考虑,未能很好地解释二者的相互作用。隧道与滑坡的空间位置关系控制病害的性质和规模,是决定隧道–滑坡体系相互作用模式的主要因素。它确定隧道在滑坡体中的受力模式,而隧道受力是导致隧道变形的根本原因,因此隧道与滑动面的相对位置关系决定隧道受力机制和变形特征。根据隧道与滑动面的空间位置关系,将隧道–滑坡体系划分为平行、正交和斜交三大体系类型,结合典型工程实例对不同的体系进行更细的划分,分析各类型的受力模式和变形特征,得到隧道–滑坡体系相互作用的规律。研究表明,不同体系其受力与变形有很大差别,总体上隧道–滑坡体系的相互作用随两者距离的增加而减弱。     

土-结构相互作用对结构主动控制的影响研究

利用弹性半空间假定,推导了结构考虑土与结构相互作用(SSI)体系的主动控制方程.分析了土与结构相互作用对结构主动控制的影响.并分析研究了土及结构各种主要参数对结构控制效果的影响.研究结果表明,土与结构相互作用对结构主动控制效果有一定影响;地基土的性质、结构刚度、基础埋深等在一定范围内对结构的主动控制有着显著的影响.     

偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁的约束扭转翘曲应力研究

以薄壁箱梁的约束扭转分析理论为基础,将薄壁箱梁所受偏心轴向荷载作为一种外加双力矩荷载考虑,建立偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁约束扭转的双力矩这一广义内力的计算公式。为了便于计算翘曲应力,进一步推导了扭转中心位置及主扇性坐标的实用计算公式。通过对一模型箱梁进行计算,并与按通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,验证了该文方法和所推导公式的正确性。详细分析箱室高宽比以及悬臂板宽度变化对偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁约束扭转翘曲应力的影响。研究结果表明：箱室高宽比及悬臂板宽度对悬臂板端部翘曲应力的影响最大,对腹板与上翼缘、下翼缘交接处翘曲应力的影响相对较小;在偏心轴向分布荷载作用下,悬臂箱梁固定端横截面上控制点处的翘曲应力可达到初等梁应力的12%,不容忽视。     

含水率及干密度对高铁泥岩地基土无荷膨胀率的影响

通过室内无荷膨胀试验,研究初始含水率与初始干密度对高速铁路泥岩地基土无荷膨胀率的影响。研究结果表明:无荷膨胀率随时间的变化规律可分为快速膨胀、减速膨胀和膨胀稳定3个阶段。在相同初始干密度情况下,膨胀率随时间增长而逐渐增大,并且试样初始含水率越低,最终达到胀限含水率时的膨胀率越大。无荷膨胀率随初始含水率的增大而减小,干密度越大,无荷膨胀率减小的速率越快;无荷膨胀率随初始干密度增大而增大,在不同含水率条件下膨胀率增长速率有所不同。试样越干燥、干密度越大,其膨胀潜能越大。对无荷膨胀率时程曲线和无荷膨胀率-初始含水率-初始干密度三者关系分别用半对数函数和二元线性函数进行拟合,拟合结果良好,可较好地预测泥岩地基实际变形情况。     

小型沉井式车库施工与监测

针对某小型沉井式车库施工作业面狭小、施工精度要求高的难题,提出了一种新型预制拼装施工方法和与之匹配的简单沉降监测方法。工程实践结果表明,这种方法在保证结构安全和整体性的前提下能极大提高施工效率、缩短工期、提高资源利用率、降低空间占有率,并拥有更高的精度。     

干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。