湿润气候区固废堆场封场土质覆盖层性状研究

固废堆场封场土质覆盖层由天然非胀缩土料组成,其造价及后期维护费用明显低于传统覆盖层,是填埋场封场覆盖的理想型式。采用基于非等温多孔介质中水热耦合运移控制方程的软件,考虑外界气候条件、地表蒸发作用、植被蒸腾作用,建立土质覆盖层–植被–大气相互作用数值模型,针对中国湿润气候区典型城市长期实测气象条件,系统分析了不同结构型式土质覆盖层的性状。分析结果表明,毛细阻滞型覆盖层可把水分阻滞在根系生长层,便于植被蒸腾作用的提取,其性能优于单一土层型覆盖层。土质覆盖层内水分的排出主要依靠植被蒸腾和地表蒸发,二者与植被特征相关,植被条件越好则腾发总量越大;根系生长区内的含水率变化幅度大于其它区域。在本文气候条件下,选择厚度为1.4 m的毛细阻滞型覆盖层并结合一定植被条件可防止产生深层渗漏。     

两相非连续介质固结理论

 基于两相非连续介质(如饱和土)的力学模型,导出一个有效应力方程,在该方程中总应力分布取决于孔隙率和孔压传递系数?(?∈[0,1]),将其引入Biot固结理论,导出三维固结新方程。以圆柱土体径向受压为例,用Abaqus对两相非连续介质固结理论进行分析,求解得到孔压和位移,并比较新老理论结果的差异。根据相关文献的渗透性数据,获得几种黏土的?值,其合理范围为0.35～0.54。在相同的模量和渗透系数条件下,随着孔隙率和孔压传递系数的减小,固结过程加快,Mandel-Cryer效应更加显著。当孔隙率和孔压传递系数减小为0,固结在瞬间完成,两相非连续介质固结理论自动过渡为连续介质的弹性理论。两相非连续介质固结理论在传统固结理论和弹性理论之间搭建一座桥梁,从侧面印证两相非连续介质力学模型的合理性。     

承压水对平推式滑坡的作用分析

 基于地质调查分析,探讨承压水对平推式滑坡稳定性的影响方式。结合下山滑坡的地质环境条件,构建典型平推式滑坡地下水渗流分析模型,提出通过计算承压水作用范围,使边坡稳定计算结果更合理。根据承压水一维稳定渗流理论,推导出承压水作用范围的计算公式;同时计算分析承压水作用范围各影响因素的敏感性。计算结果表明,在一定范围内各影响因素有如下规律：(1) 承压水作用范围随着渗透系数增大而线性减小;(2) 承压水作用范围随渗流量增大而线性增大;(3) 承压水作用范围和透水层厚度呈抛物线关系,且随着透水层厚度的增加呈加速趋势减小。最后分析了承压水作用范围大小对滑坡稳定系数的影响规律,结果表明滑坡稳定性系数随着承压水作用范围增大而线性减小。     

盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析

 盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现管片错台、整体上浮等现象。对盾构隧道施工阶段管片注浆段进行受力分析,考虑静态上浮力和动态上浮力,分别分析其作用机制,提出上浮阶段的衬砌环受力模型及计算公式。针对盾构隧道衬砌环在正常设计状态与上浮状态下的受力不同,采用修正惯用法衬砌设计理论分别对其进行内力计算,并将计算结果进行对比分析。结果表明：上浮状态下管片的弯矩值、剪力值和轴力值分别比正常设计状态下的管片内力增加64%,51%和46%,表明隧道上浮对管片受力不利。其中施工阶段动态上浮力对管片的受力影响非常大,超过静态上浮力,必须对其进行合理控制,防止压裂管片。     

垃圾填埋场渗沥液水位壅高及工程控制

 我国垃圾填埋场渗沥液水位普遍壅高,严重影响安全运行。测试和总结垃圾的持水特性、饱和渗透系数以及渗沥液导排层渗透和淤堵特性。通过数值分析,揭示垃圾初始含水率、持水特性以及垃圾和导排层渗透系数对填埋场水位的影响规律。结果表明,垃圾饱和渗透系数随深度和龄期减小、导排层淤堵、垃圾初始含水率高导致水位明显壅高;而垃圾饱和渗透系数较小时,堆体内易形成局部滞水。结合实际工程,验证数值模拟结果,提出并实施水位壅高控制的工程措施,效果十分显著。     

基于风振性能的高层建筑抗风设计优化

提出了一个基于风振性能的结构优化设计方法来解决高层建筑在各种风灾条件下的风致性能设计问题。借签抗震性能设计方法,划分了高层建筑的三水准抗风设防标准。各水准下的风灾烈度及其概率要素可以通过对气象部门的极端风速记录开展统计极值分析来进行。基于高层建筑风致动力响应的频域内风振模态分析,给出了各种风致加速度指标的实用表达式。通过数学建模对风致性能的结构优化设计问题作出了精确描述,用结构构件尺寸等设计变量显式的表达出各种风振性能设计指标。发展了基于优化准则法的数值算法来求解高层建筑在多种风致性能设计约束条件下的结构最优设计。最后,通过一个40层住宅楼的工程实例验证了文中提出的多级抗风性能自动化结构设计方法的有效性和实用性。     

基于有限质点法的结构碰撞行为分析

有限质点法是以向量式力学为基础的结构分析方法,它将结构离散为质点群,并以结构质点的真实行为模拟为基本思想,研究表明该方法在结构强非线性和不连续行为分析中有明显的优势。该文将其拓展至结构的碰撞行为分析中,根据结构的离散模型提出了结构单元的接触侦测方法,建立了碰撞模型,推导了碰撞力的计算公式和质点内力的修正公式,并编制了基于有限质点法的结构碰撞行为分析程序。通过对两个算例的模拟和分析,验证了该方法进行结构接触碰撞行为分析的有效性。     

组合梁挠度计算的改进折减刚度法

该文总结了部分抗剪连接组合梁挠度计算的不同方法,并通过对均布荷载作用下两端简支组合梁跨中挠度的对比分析,讨论了各种方法的特点。针对现行规范中采用的折减刚度法所存在的问题,进行了分析研究,提出了组合梁挠度计算的改进折减刚度法。理论分析和数值结果表明,改进的折减刚度法克服了规范中的折减刚度法所存在的抗剪连接程度增大,组合梁抗弯刚度反而减小导致挠度增大的矛盾,同时考虑了边界条件对折减刚度的影响,且与精确解相比,两者吻合较好。     

考虑涂抹作用的未打穿砂井地基固结理论分析

 在等应变假设和瞬时加载条件下,研究单面和双面排水情况下未打穿砂井地基的固结问题。通过设置虚拟砂井的方法考虑未打穿土层的径竖向组合渗流;同时,为考虑施工对土体的扰动随离砂井的距离增大而逐渐减小的事实,引入一个函数,将土体水平渗透系数统一表达,并在假设的3种模式下(涂抹区水平渗透系数不变、呈线性变化和呈抛物线变化),得到未打穿砂井地基固结解析解。编制计算程序,详细阐述编程过程中要注意的几个问题,对未打穿砂井地基的固结性状进行分析。结果表明,考虑涂抹区水平渗透系数呈抛物线变化时地基固结最快,呈线性变化时次之,不变时最慢;施工扰动范围、程度越大,固结越慢;砂井打入深度越深,固结越快;砂井渗透系数越大,固结越快。     

基于SEM图像的软土三维孔隙率计算及影响因素分析

 为了获取丰富的SEM图像信息用于土体微观结构研究,对杭州紫金港软土进行了大量的SEM图像扫描。通过分析软土SEM图像的特点,建立了三维空间计算模型,首次提出利用Image-Pro Plus(IPP)软件计算软土三维孔隙率的方法,并分析了计算步距、放大倍数、阈值大小、分析区域大小等对软土三维孔隙率计算结果的影响。研究结果表明：计算精度跟步距大小有关,步距越小精度越高,采用步距2有利于兼顾计算容量和精度要求;对软土三维孔隙率放大倍数宜采用1 200±300倍;阈值取值跟放大倍数有关,放大倍数越大阈值也应相应增加;分析区域面积不宜太小,能有效反映整张图像信息的区域面积应占图像总面积的70%以上。