考虑弹塑性变形的泥石流大块石冲击力计算

以Hertz接触理论为基础,考虑结构的弹塑性特性,给出泥石流大块石冲击力的计算方法。采用Thornton假设,即材料为理想弹塑性体,对Hertz接触理论进行弹塑性修正,推导考虑材料塑性的接触压力计算公式。为模拟泥石流大块石对构筑物的冲击,将构筑物假设成静止不动的平面,将大块石简化为以某速度运动的质点,建立基于修正Hertz接触理论的计算模型。计算结果表明,泥石流大块石在很小的冲击速度(小于1m/s)下就可能导致混凝土材料冲击接触面上产生塑性变形。考虑结构弹塑性特性后,冲击压力计算结果小于弹性冲击压力,更符合实际情况。     

水平荷载作用下深埋锚板变形分析

根据Mindlin应力解，研究了长方形深埋锚板(当然也可以是圆形或其他形状的锚板)承受水平抗拔荷载下的应力状态，提出采用修正分层总和法计算深埋锚板变形特性的新方法。新方法能考虑土体三向应力状态以及土的非线性对锚板变形的影响，通过一实例的分析表明，该方法能合理地预测深埋锚板的变形。     

胶结式预应力锚索锚固段荷载传递特性研究

在边坡工程中大量使用胶结式预应力锚索，但对其作用机制方面研究还很少，特别是关于锚固段的荷载传递特性还存在很多模糊认识。为此，以胶结预应力锚索锚固段与围岩体界面特性、锚固段极限黏结强度以及侧阻力分布规律为基础，给出预应力锚索锚固段合理长度的计算方法，研究岩体特性、灌浆材料特性、束体材料以及三者之间相对刚度等因素对预应力锚索锚固段荷载传递特性的影响等机制问题，为合理进行预应力锚索设计提供了依据。     

滑坡受灾结构体易损性离散元分析

地质灾害中的结构体易损性的评估涉及到灾害体冲击力以及结构体本身的强度2个方面的内容。在传统的力学模型中,滑坡灾害体被视为刚性体并且其冲击力的大小通过能量守恒来求得;然而模型中却忽略了滑坡解体过程中能量的损耗,以及解体之后块体之间挤压、摩擦、撞击等相互间的力学作用所造成的能量损耗。这就导致了传统力学模型所算得的灾害体冲击力往往要大于实际工况下的灾害体冲击力。因为在高速远程滑坡灾害中,滑坡的破碎程度在很大程度上最终决定了灾害体对结构体的冲击力,所以通过某个典型滑坡并基于二维离散元模型对不同破碎程度滑坡的致灾程度进行系统性的研究。首先,研究了不同破碎程度下滑坡的滑程;其次,研究了不同破碎程度下滑坡和结构体之间的动力响应情况;最后,研究了结构体被滑坡冲击过程中的应力分布情况。通过研究发现:滑坡的滑程和其破碎程度呈反比;滑坡运动过程中能量的损耗主要是块体间的摩擦以及块体间的碰撞,并且在其解体阶段主要是块体摩擦起到主导作用,在其滑动阶段主要是块体碰撞起作用;结构体所受最大合力和灾害体破碎程度呈正比;结构体上应力分布呈"三角分布",即结构体顶端应力很小,越往下端其应力越大,对于防灾结构体本身的结构优化具有指导作用。所得的结论对于实际灾害的防灾指导具有一定的参考价值。     

条形基础荷载对边坡稳定性影响与加固研究

西部山区土地资源贫乏,为了合理地利用土地资源经常在边坡上修筑各类建筑物与构筑物,由于基础荷载会影响边坡的稳定性,荷载过大甚至会引起滑坡,造成生命与财产的重大危害。对此,以坡顶条形基础荷载作用于边坡稳定性为研究模型,应用 M-C 线性破坏准则结合极限分析上限定理,分析附加应力对边坡稳定性的影响。对于稳定性较差的土质边坡,采用抗滑桩进行超前支护,研究地震荷载作用下超前支护桩加固边坡的抗力荷载、临界屈服加速度的影响因素。为坡顶条形基础荷载下边坡稳定性分析与超前支护设计提供一种合理的计算方法。     

岩质高切坡预应力锚索超前支护研究

采用极限分析上限定理研究遵循Hoek-Brown强度准则岩质高切坡超前支护问题。首先研究无支护岩质高切坡的稳定性,给出无支护岩质高切坡稳定计算方法;其次,分析预应力锚索超前支护岩质高切坡的力学机制,推导相关计算公式和预加固荷载确定方法;最后分析加固岩质高切坡在地震荷载下的临界屈服加速度及其永久位移。揭示了开挖方式、强度参数对预应力锚索加固岩质高切坡的影响。     

高切坡超前支护锚杆受力机制研究

超前支护锚杆能在边坡开挖前对危险性高切坡进行超前加固，可以有效地降低边坡开挖施工期间的破坏，是边坡工程加固的新思路。采用有限差分软件FLAC2D，分析了超前支护锚杆与高切坡相互作用中超前支护锚杆上轴力、剪应力的大小、分布特点及与开挖面的距离关系。研究结果表明：超前支护锚杆轴力呈“抛物线”形式分布，剪应力总体上呈“正弦线”形式分布。剪应力在中性点处为零，轴力在中性点处最大。     

坡面颗粒侵蚀的水力学机理

 坡面流作用下的颗粒侵蚀不仅导致严重的水土流失，同时也可能诱发严重的重力地质灾害如滑坡、泥石流等。研究其发生发展的机理以及内部理论规律对减灾防灾具有至关重要的作用。以水动力学公式为基础，从坡面颗粒侵蚀的水分环境角度入手，分析了浸泡状态下松散颗粒和固定颗粒的侵蚀机理，揭示坡面水流与坡面颗粒间的相互作用关系，给出各类型侵蚀发生所对应的临界条件。最后，通过实例计算验证了理论的合理性。     

切向荷载下弹塑性材料的微观位移特性

Fujimoto(2000)研究了受切向荷载作用的微凸体在完全弹性接触或完全塑性接触条件下的微观位移特性。而实际大多数微凸体在法向荷载作用下,因材料的弹塑性性质导致其接触是很难达到完全弹性接触或完全塑性状态的。因此,如何解决切向荷载作用下处于弹塑性接触状态的微凸体的微观位移特性就显得非常重要。作者以Fujimoto模型为基础,结合Cattaneo和Mindlin理论,研究了切向荷载作用下处于弹塑性接触状态微凸体的摩擦力-微观位移关系,并给出了一个计算实例,显示该文理论模型的合理性。     

高切坡半隧道超前支护结构研究

 在山区基础设施建设过程中，经常发生因开挖边坡造成坡体失稳并诱发地质灾害的情况发生，为此，提出高切坡超前支护的思想。以西藏S306线段为依托，提出一种新型的高切坡超前支护结构型式——半隧道超前支护结构：它由普通的半隧道结构与边坡超前支护结构有机组合，以达到稳定边坡、减少开挖量、环保经济的目的。采用数值方法对超前支护半隧道结构的作用机制进行研究，分别模拟无支护开挖和超前支护结构的4种不同组合加固后开挖时的情况，分析高切坡的稳定性、应力分布及塑性区开展的情况，通过比较得出高切坡半隧道超前支护结构的合理组合方式。