颗粒形状对堆石料力学特性影响的离散元分析

颗粒形状是影响堆石料力学特性的重要因素，值得深入研究。以爆破堆石料为研究对象，采用离散元软件PFC3D根据真实颗粒形状建立不同球度的单颗粒模型。分别生成不破碎和可破碎试样并进行三轴剪切试验模拟，分析颗粒球度对堆石料力学特性的影响及细观机理。研究结果表明:颗粒球度通过影响试样内颗粒咬合和颗粒破碎，进而影响堆石料力学特性；颗粒强度高、围压低时，球度越小，颗粒间咬合程度越高，试样峰值摩擦角越大；当颗粒强度低、围压高时，球度越小，颗粒破碎越显著，试样峰值摩擦角越小；堆石料初始弹性模量随围压与颗粒球度的增大而增大，但与颗粒是否破碎关系不大。     

考虑土体小应变特性的一种实用本构模型

土体小应变刚度特征是准确分析土与结构相互作用的重要因素。土体刚度的衰减速率宜由带有小应变量测装置的高等三轴实验确定,这制约了土的小应变刚度模型的应用。另外,虽然该类实验在国外已对典型土体进行了较系统的研究,但是在国内还鲜有报道。该文结合小应变理论,提出了加载为正弦函数和卸载为双曲线形式的弹塑性模型,并且针对多种土体将模型的计算结果与实验值进行对比,二者的基本符合证明了模型的合理性。     

装药爆炸作用下地下拱形结构等效静载研究

分析研究了影响装药爆炸作用下拱形地下结构等效静载大小的两个主要因素--岩石震塌拱高度和落石速度,得出了岩石震塌拱高度随地下拱形结构覆盖层厚度增加而呈线性递减的规律,以及落石速度随覆盖层厚度增加而呈指数衰减的规律,并对等效静载随岩石覆盖层厚度的衰减进行了量化分析.研究结论对于相关科研及工程实践具有重要参考价值.     

利用PLAXIS软件计算考虑降雨的边坡稳定性

降雨条件下的边坡稳定性分析,需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度,其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理,并比较了PLAXIS和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题,利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算,土体本构关系根据需要选用;Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流,但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法,强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示,PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中,可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。     

强夯的物质点法模拟及其能量转化规律分析

提出大应力范围内的密度相关土体本构模型,适用于分析强夯等作用下的土体变形问题。对刚柔接触算法进行了修正,用物质点法结合提出的本构模拟了强夯过程。与其他数值模拟将荷载假设为三角形应力波作为输入荷载不同,通过输入夯锤与土体的碰撞速度实现加载。模拟结果与承德机场4标段某处试验数据进行了对照,吻合较好。提出强夯过程中的能量转化率的概念,对能量转化的规律进行了研究,为研究强夯问题提供了新视角。模拟分析表明,能量转化率的提高不总意味着每击夯沉量的提高,因为能量在较大范围的扩散可能导致高能量转化率下的低夯沉量;剪切变形过程中吸收较多的塑性应变能,可能会使体积压缩变形吸收的塑性应变能向局部集中。通过数值模拟还发现,重锤低落时的能量转化率高于轻锤高落,一般可产生更大的夯沉量。     

西南山区机场高填方边坡反压护道优化设计

针对西南山区机场高填方地基存在有限深度相对软弱土层的工程地质情况,提出单级反压护道的优化设计方法及优化设计中所涉及到的各类典型滑移面稳定安全系数的简化计算方法,并对其进行了证明及验证,分析了所提方法计算结果与强度折减有限元法的差别大小及方法的适用性。验证结果表明:所提方法计算的安全系数与有限元计算结果的相对误差均不超过12%;计算的反压护道断面尺寸相对误差不超过20%;应用于有硬壳层的工程地质条件或有反压护道的典型滑移面时,误差更小。     

核爆冲击波作用下高层建筑倾覆机理分析

我国高层建筑下部大多建造附建人防地下室,上部结构与人防地下室的连接比较牢固。核爆冲击波作用下,高层建筑可能会发生很大的变形、破坏甚至倒塌。在此过程中,可能会对附建于其下的人防地下室产生较大的倾覆作用,进而导致地下室发生较大的倾覆反应并丧失其防护功能。该文研究的重点是高层建筑附建人防地下室的倾覆问题。该问题涉及结构-基础-土的相互作用,需考虑材料非线性、接触非线性、材料性能的应变率相关性及土体体积压缩硬化等特征。介绍作者近年来在这方面的一些研究成果,主要有:利用动力有限元软件LS-DYNA分析了核爆冲击波作用下混凝土空心砌块墙的动力响应,利用大型通用有限元软件MSC.MARC和基于MARC平台开发的钢筋混凝土杆系纤维模型、土的修正D-P模型和桩土相互作用弹簧模型子程序,建立上部结构-地下室-土(桩)系统整体计算模型,对核爆冲击波作用下高层建筑附建人防地下室的倾覆进行了数值计算。算例计算结果表明:核爆冲击波作用下,天然地基高层剪力墙结构附建人防地下室的最大转角可能大于3°―5°,甚至完全倾覆,进而丧失其战时防护功能;桩基础可显著降低高层剪力墙结构附建人防地下室的倾覆反应,可作为高层建筑附建人防地下室抗倾覆的措施。在满足正常设计要求基础上,桩长、桩距和桩径在一定范围内的变化对地下室的倾覆反应影响不大,可以忽略。     

地下结构横断面地震反应简化计算方法探讨

针对矩形断面地下结构断面内地震变形及内力分析的相互作用系数法进行研究.首先分析了柔度比、结构埋深及尺寸等对土-地下结构相互作用系数的影响,提出在考虑这些因素影响的情况下相互作用系数的计算方法;进而针对目前文献中多考虑地下结构变形的计算,对相应内力的计算研究较少的情况,提出了一种加载方法.利用该方法,可由已计算的结构变形算出较准确的结构内力;最后,对所提出的加载方法的主要影响因素进行了分析.     

“12·20”深圳滑坡动态模拟

将深圳滑坡堆填渣土近似视为饱和土,考虑快速填筑效应,假定填筑高度在填筑过程中随时间线性增大,由一维固结理论推导出由于快速加载引起的土体内超静孔隙水压力分布,同时根据修正剑桥模型考虑填土剪缩效应对超静孔隙水压力的影响。总孔隙水压力为静水压力、快速加载和剪缩引起的超静孔隙水压力三部分之和,从而由总应力得到余泥渣土失稳时的有效应力,进而由有效内摩擦角得到其剪切强度。再将快速滑出过程看作不排水条件下的破坏,利用推导出的填土不排水强度,采用可以有效模拟超大变形问题的物质点法对深圳滑坡的全过程进行了动态模拟,并研究了滑坡体对建筑物的破坏作用。模拟结果表明该模型能较好解释深圳滑坡中滑动土体高速远程输送特征。     

基坑土钉支护安全系数的强度参数折减有限元方法

针对基坑土钉支护讨论其安全系数的强度参数折减有限元计算方法,包括土钉支护体系的三维有限元模型、安全系数的折减强度参数计算、极限状态的确定以及极限状态下的计算方法等。按所建议方法,编制了三维有限元计算程序,并给出算例,展示了所建议计算模型和方法的有效可靠性。此外,还对有限元方法计算的安全系数与现行土钉支护规程建议公式所计算安全系系数的可比性进行了讨论。