三轴压缩下层状盐岩体细观损伤本构模型

基于层状盐岩体的结构特征,引入已有细观损伤本构模型描述盐岩相的响应特性,运用混合物理论推导得到适合于描述层状盐岩体在三轴压缩过程中损伤演化特性的层状盐岩体细观损伤本构模型,对云应层状盐岩三轴压缩进行计算,分析围压对盐岩所受等效附加侧向应力的影响。计算结果表明,该模型能较好地描述试验现象,其结果对深部盐岩油地下储存和层状盐岩体内的油(气)储库的稳定性分析具有重要意义。     

半挖半填工况加筋土挡墙失稳机制试验研究与上限法分析

 设计并制作半挖半填工况的绿色加筋格宾模型挡墙,通过在挡墙顶部施加分级均布荷载,测试挡墙在各级荷载作用下的变形、土压力和筋材拉应变,并进行数值模拟,探讨挡墙承载力的发展规律和失稳模式;基于塑性极限分析的上限法,建立半挖半填工况加筋土挡墙的极限承载力,安全系数和极限高度的计算方法。研究表明：在墙顶分级均布荷载作用下,半挖半填工况加筋土挡墙承载力的发展过程可分为初始压密、正常发展、屈服和破坏失稳4个阶段;挡墙墙顶竖向沉降呈三角形分布,挡墙沿填挖交界面发生滑移失稳;挡墙面墙变形、土压力和筋材拉应变分布规律受挡墙的失稳模式影响;所推导的半挖半填工况加筋土挡墙稳定性分析方法考虑台阶面筋材的作用,具有较高的精度。     

深井降温系统管道结垢微观机理

以深部矿井降温系统管道内壁出现的结垢问题为研究对象,首先采集管道水样进行水质全分析测试,确定管道内成垢性离子并建立化学及数学模型,其次采用第一性原理计算方法研究得到了深部矿井降温系统管道结垢微观机理。结果表明,深井降温系统管道内壁结垢过程包括Ca²⁺和CO₃²⁺的结合结晶及MgCo₃、CaSO₄转化为CaCO₃的转化;理论分析及第一性原理计算结果表明,深井降温系统管道内壁结垢的主要影响因素为成垢性离子（Ca²⁺、HCO^-、Mg²⁺和SO₄^2-）,且和的存在会抑制碳酸钙结垢的产生。该研究对于深部高温热害矿井的降温系统的结垢产生机制以及采取合理的防、除垢措施,保障良好的矿井降温效果和安全生产具有理论指导意义。     

加筋软岩粗粒土路堤填料大型三轴试验研究

 为研究加筋粗粒土填料的强度变形特性及加筋效果,进行加筋强风化软岩粗粒土固结不排水和固结排水大三轴试验。试验表明：加筋填料的应力–应变关系表现为应变硬化型;轴向应变较小(ea＜1%)时,加筋填料效果不明显,随着轴向应变的逐渐增大加筋效果逐渐发挥。加筋填料的孔隙水压力均高于素填料,随着加筋层数的增加均有不同程度的提高。加筋效果系数均＞1.0,一层加筋填料加筋效果系数为1.09～1.21,二层加筋填料加筋效果系数为1.30～1.71,三层加筋填料加筋效果系数为1.31～1.72。加筋前后填料的内摩擦角j基本不变,填料的黏聚力增大。加筋填料的本构关系可以用Duncan-Chang模型来描述,依据试验结果求得模型参数。     

耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压试验研究及承载力计算

通过16个基于耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件混凝土中部纵向压应力-应变曲线、试件压应力-耐碱玻纤网格中部应变曲线,分析了加固层混凝土中聚丙烯纤维含量、耐碱玻纤网格包裹方式等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。通过引入合理的基本假定和强度模型,提出了耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压承载力计算方法,并将所提计算方法及相关文献计算方法得到的理论计算值与试验结果进行了比较。结果表明:试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,裂缝最先出现在试件角部区域并向两端发展,部分试件出现加固层剥离现象; 相较于耐碱玻纤网格间隔包裹试件,全包试件表现出更好的抗压性能及延性; 随着加固层混凝土中聚丙烯纤维含量的增加,试件极限承载力呈先提高后降低的趋势; 采用所提计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明所提公式具有一定安全储备,可供工程设计参考使用。     

考虑风速风向联合分布的双坡屋面风致疲劳研究

为研究风荷载作用下大跨度低矮建筑金属屋面板的疲劳损伤分布规律,以坡度为1/60的双坡屋面建筑为研究对象,基于1975～2019年间的风速风向数据,研究了双坡屋面板50年重现期的疲劳损伤累积值。采用Gumbel分布描述日极值风速分布,混合Von Mises分布描述风向分布,并用单参数Archimedean Copula函数描述二者的相关性,得到了风速风向的联合分布; 基于双坡屋面的测压风洞试验结果,考虑连续变化风速和离散风向角对疲劳寿命的影响,研究了金属屋面板的疲劳损伤累积值。结果表明:双坡屋面板疲劳损伤与主导风向、屋面位置等因素密切相关,位于主导风向处的迎风屋檐、边角等气流分离位置的疲劳损伤累积值远大于其他区域; 良态风环境下,该双坡屋面金属屋面板50年风致疲劳损伤累积值最大可达0.746,风荷载可引起迎风屋檐、边角位置金属屋面板的疲劳破坏; 对于金属屋面板而言,风致疲劳破坏是引发风揭事故的巨大隐患,应高度重视。     

三轴压缩下岩石类材料的细观损伤–渗流耦合本构模型

 岩石类材料的微缺陷主要有微裂纹和微孔洞,当压力水渗透到微裂纹中时,可在微裂纹上产生附加张开应力。利用叠加原理,对计及微裂纹内水压力的岩石类材料在三轴压缩应力下的响应特性进行分解。考虑无限大体深埋椭圆形裂纹在远场三维压缩应力下的变形、扩展和偏折,得到代表性单元中任意空间取向的单个闭合椭圆形微裂纹及其偏折微裂纹引起的附加柔度张量。假设三轴压缩下,代表性单元渗透特性变化主要取决于偏折微裂纹扩展所引起的法向开度变化,结合达西定律和立方定理,推导出单个偏折微裂纹的附加渗透张量表达式。采用Taylor方法考虑微裂纹系统对代表性单元变形和渗透性影响,利用概率密度函数得到三轴压缩下岩石类材料的三维细观损伤–渗流耦合本构模型。数值计算表明采用本模型的计算结果与试验结果吻合较好。