非线性岩土中圆柱结构受冲击波作用的动力响应

本文利用小参数摄动法和Ｌａｐｌａｃｅ变换法研究了非线性弹性岩土中受冲击波作用的圆柱结构的动力响应问题。基本方程按入射波场的小参数展开为各阶渐近线性方程后，由Ｌａｐｌａｃｅ变换和本征函数展开法进行求解，给出了逆变换的解析表达式及动力响应的位移和应力数值结果。     

地面荷载下浅埋隧道围岩的粘弹性应力和变形分析

采用解析法研究地面荷载下浅埋圆形隧道围岩的粘弹性应力和变形问题。利用对应性原理求得围岩应力和变形粘弹性解的Laplace变换，解表达为多个局部坐标中的级数之和，并由加法公式把它们变换为某个局部坐标中的双重级数，以满足边界条件。文末给出了围岩应力和变形的计算结果，讨论了地面荷载对围岩应力的影响。     

爆炸破碎区坚硬岩石动力模型及其数值模拟方法

为研究爆炸破碎区坚硬岩石波阵面后的动力变形规律,引入改进的C.C.Grigorian模型,建立高压状态方程,推导增量本构方程。基于LS-DYNA9703D二次开发平台编制用户子程序,计算坚硬岩石耦合装药时高围压条件下爆炸破碎区动力响应,并将计算结果与模型试验、弹性模型及PSEUDO_TENSOR模型的计算结果进行比较分析。结果表明:改进的C.C.Grigorian模型计算结果与试验结果比较一致,可用于高围压水平下爆炸破碎区坚硬岩石动力变形与破坏分析。由于考虑岩石破碎软化的影响,爆腔永久位移与弹性模型和PSEUDO_TENSOR模型的计算结果明显不同;波阵面后爆腔表面介质的速度衰减规律与试验结果较为相似;围压水平对爆腔膨胀后的永久位移有显著影响,围压水平越高永久位移越小;爆腔膨胀后的永久位移对松弛特征时间比较敏感。     

广州南沙软基处理方法分析及改进探讨

针对广州南沙地区的土层分布特点和土性特性,分析了常规软基处理方法在南沙软土层中应用的缺点,并根据工程实践经验提出一种适用于该地区的软土加固新方法即柔性管振动加固法,并对蓄水加载预压固结法和电渗固结法的施工工艺和设备等提出了改进建议。     

桩承式路堤中土拱效应产生过程可视化分析

"土拱效应"在提高桩承式路堤承载能力方面发挥着重要的作用。现今关于"土拱效应"的研究主要采用现场原型试验和数值模拟及其在此基础上的理论计算。借助于传统的光弹试验技术,研制出一种直径3 mm、透明度较高的聚碳酸酯光弹颗粒,用于近似模拟桩承式路堤中的土颗粒,通过自制的加载装置和光测力学图像处理系统,实现多种条件下路基内部应力分布的可视化,重点观测模型内部力链网格的产生、分布及变化规律,试验结果表明:填土高度会对土拱的形成及形状产生极大影响,填土高度太小,斜向力链会因缺乏扩展空间无法闭合而不能形成拱结构,随填土高度增加,土拱由三角拱向半圆拱或梯形拱过渡;荷载的大小变化不会影响土拱效应的出现,但会对土拱的结构形状产生较大影响;随桩距比的增大,土拱由三角拱向半圆拱或多拱演化,当桩距比大于3∶1时,土拱效应开始减弱直至消失,路堤承载能力大幅下降。     

土体介质强度尺度效应的理论与试验研究

为考虑土体微细观结构特征对其宏观强度特性的影响,根据土颗粒的大小及其连结性状,以一定的尺寸界限将土体分成基体和加强颗粒2种介质,基于应变梯度理论,引入适应基体与加强颗粒变形相容性要求的几何协调微裂纹概念,建立可描述土体强度尺度效应并具有多尺度理论框架的基体–加强颗粒模型。该模型揭示土体的强度与内禀尺度、应变梯度、基体性质以及加强颗粒的粒径和级配有关。设计一系列非饱和重塑土的三轴固结不排水剪切试验以研究土体的强度尺度效应并定量计算反映土体强度尺度效应的内禀尺度参量。试验结果表明：土体的屈服应力随加强颗粒粒径的减小而增加且与加强颗粒含量之间呈线性关系,与内禀尺度之间呈抛物线关系;内禀尺度随加强颗粒的粒径和含量以及基体液性指数的增加而增加且与加强颗粒含量之间呈抛物线关系;土体屈服应力的试验结果与基体–加强颗粒模型的预测结果一致。研究成果对土体的强度理论发展有一定的参考价值。     

流变物质含量及其分布对软土蠕变特性影响的试验研究

采用改进的直剪蠕变仪,在相同试验条件下完成7组含有机土、石英和长石不同重量百分比及不同分布形式试样蠕变特性的测试。获得试样平均黏滞系数与流变物质含量及尺寸的关系;探讨流变物质含量及其分布形式对软土蠕变特性的影响。试验结果表明,土体平均黏滞系数随着流变物质尺寸减小及空间分布均匀性增加而减小,且存在一临界值;流变物质含量比例对蠕变特性影响显著,平均黏滞系数随着有机质含量的增加近似呈线性减少;当土体中流变物质尺寸小于临界尺寸时,即流变物质分布达到一定均匀性时,土体蠕变特性仅与流变物质含量、性质有关,而与其形状、分布形式无关。     

软土渗流的平行平板微观模型分析

由于软土颗粒微小,能包裹较厚的结合水膜,结合水的黏滞性和抗剪性能对孔隙水渗流起着阻碍作用。根据离子效应渗流模型,把软土的孔隙水渗流简化成等效平行平板渗流,平行平板渗流模型综合考虑了结合水的黏滞性、抗剪性能、土颗粒表面电势、导电率、离子浓度及其电价、孔隙直径等参数的影响,其计算结果与试验数据吻合度较高。     

微电场效应对土体渗透特性的影响

利用蒸馏水和不同电解质离子浓度的孔隙液对饱和人工土进行渗透试验,研究不同矿物成分及离子浓度的极细颗粒土渗流的微电场效应。研究发现：相同固结压力时,孔隙液浓度ｎ越大,固结排水速度越快,渗流的微电场效应越明显,且孔隙液浓度在中段时,土样渗透系数的增长速度较快。粘土矿物成分含量的变化也会导致颗粒表面微电场的改变：高岭土含量较高时,颗粒之间存在自由水而出现“渗孔”,孔隙液浓度增大导致渗透性显著提高;反之,膨润土含量较高时,孔隙液浓度对渗透性的影响不明显。     

基于小波包分析的建(构)筑物爆破振动安全判据研究

基于现场实测爆破振动数据,采用小波包分析技术对爆破振动信号进行了时频特征分析。根据小波包变换的分层分解关系,推导出爆破振动信号不同频带的小波包频带能量,小波包频带能量能同时反映爆破振动三要素(振动的强度、频率和持续时间)的作用影响。从结构动力响应角度,探讨了受控建(构)筑物本身的固有特性对爆破振动动态响应的影响,获得了受控建(构)筑物在爆破振动作用下的频带响应系数。首次建立了能考虑爆破振动的强度、频率和持续时间以及受控建(构)筑物本身的动态响应特性(固有频率和阻尼比)等因素综合的安全判据--响应能量判据,并用工程实例验证了该判据的可行性和可靠性。