重塑黄土与植物根系界面摩擦离散元分析

油松作为一种植根于黄土地区的常见植物,在提高黄土强度方面起重要作用。为了弄清油松根系在黄土地区的固土效应,本文采用离散单元法(Distinct Element Method)模拟根系拉拔试验,分析了法向压力、根系埋深、含水率对根-黄土界面摩擦力学特性的影响。结果表明:拉拔试验中,根-黄土界面峰值强度、残余强度随着法向力的增大而增大;峰值强度、残余强度随着根系埋深的增加而增大;随着含水率的降低,根-黄土界面峰值强度、残余强度呈增大的趋势。     

火灾后RC及HFRC隧道管片破坏试验研究

为研究火灾后盾构隧道管片的破坏模式,借助火灾试验手段,对钢筋混凝土(RC)及混杂纤维混凝土(HFRC)两种类型的管片在不同工况下的破坏模式进行了研究。根据试验结果,受正弯矩单向加载的钢筋混凝土管片的极限承载力和变形性能均大于混杂纤维混凝土管片。在该工况下,钢筋混凝土管片的破坏模式为弯曲破坏,混杂纤维混凝土管片的破坏模式则为弯曲剪切破坏。而在受负弯矩双向加载的工况下,钢筋混凝土管片为剪切破坏模式,而混杂纤维混凝土管片为受弯破坏模式。由于破坏模式的差别,导致混杂纤维混凝土管片的变形发挥要优于钢筋混凝土管片。基于以上结论,笔者对盾构隧道管片的抗火设计提出了一些相关建议。     

被动区土体加固对深基坑变形影响的研究

被动区土体加固能有效地控制基坑开挖引起的变形、保护基坑周边环境,在实际工程中得到广泛的应用。对上海软土地区某地铁车站深基坑工程进行数值模拟,系统地研究了不同土体加固形式对基坑变形的影响。研究结果表明该工程采取的坑底加固措施使得基坑变形满足变形控制标准;增大土体加固的深度能显著地减小围护结构侧向位移、地表沉降和坑底隆起;而过度地增大加固土体的割线模量E₅₀^ref对控制基坑变形的效果甚微;在同等条件下,满堂加固控制基坑变形的能力明显优于裙边加固。     

筋材-砂-黏土层状体系接触面剪切特性试验研究

以筋材-砂-黏土层状体系为研究对象, 采用界面剪切试验, 对筋材-黏土间夹砂层后改善筋土之间相互作用效果进行试验研究。借助直接剪切试验和拉拔试验, 通过改变砂层的粒度成分(粗砂和细砂)和砂层厚度(1～3 cm), 分析该层状体系的具体影响。试验结果表明, 尽管在筋材-黏土间夹砂层可有效提高界面的抗剪强度, 但在25~75 kPa法向应力下, 砂的组构(粗砂和细砂)和砂层厚度对该体系的影响都不明显。     

软土中大直径超长群桩位移的实用计算方法

从单桩m法入手,提出了软土中大直径超长群桩位移计算的方法。将单桩分析与承台以及群桩分析结合起来,考虑了底部转角、有效桩长的作用,以及大直径超长群桩受水平力转动所引起的弯曲和压缩的影响。利用Matlab软件,对所推得的公式进行编程,计算验证,讨论了不同桩距和不同桩径时的各种情况。将计算结果代回单桩公式中,可得桩身的位移和应力曲线,整个计算方法成为一个闭合循环的求解过程。以安徽省某长江大桥锚碇基础的群桩为例,选用实际数据进行分析计算,并与三维有限差分法的计算结果进行对比,发现该方法具有较高的实用价值。     

柔性长短桩组合型复合地基离心模型试验研究

开展了柔性长短桩组合型复合地基和传统的等长桩复合地基2组离心模型试验,研究路堤荷载下柔性长短桩组合型复合地基的加固机理。试验中路堤表面关键点处设置位移计,布设分层沉降标示点,在土层不同深度处埋置孔压传感器和土压传感器等。试验结果表明：长短桩组合型复合地基中长桩的桩土应力比明显增大,并且在总桩长相同的条件下比等长桩复合地基更利于控制总沉降和侧向位移。     

山区超高加筋土路基力学行为的有限元分析

以十堰至房县高速公路为例, 采用弹塑性有限元程序, 对山区某超高加筋土路基修筑过程中的双向位移、土压力、剪应力以及加筋体轴力与位移分布等力学行为进行数值分析。研究结果表明:① 加筋体内及加筋体后填土内侧向土压力不大, 垂直土压力主要为填土自重应力;② 加筋土路基底部混凝土圬工挡墙承受较大的侧向压力, 墙趾承受较大的压力与剪应力, 应保证基础平台的稳定性;③ 加筋体最大拉力出现在路基底部, 墙面最大水平位移出现在路基中部, 底部格栅后端承受一定的压应力, 可通过对混凝土圬工挡墙后的填土进行压实控制。研究成果可为山区超高加筋土路基设计方案提供参考, 同时对其他类似工程的数值分析具有一定的理论借鉴意义。     

软土地基土工合成材料加筋堤的理论研究与设计方法

重点关注软土地基上直接设置加筋垫层的路堤工作机理、设计理论和方法, 归纳加筋垫层路堤的特点, 总结已取得的相关成果和工程实践经验, 探讨软土地基施工过程中地基部分固结、地基强度随深度增长、筋材的蠕变特性、软弱灵敏黏土等因素对加筋垫层路堤设计的影响, 指出软基上加筋路堤与时间相关的长期稳定和沉降问题值得进一步研究和探索, 期望所做的工作能为加筋垫层路堤的理论研究和工程应用提供参考。     

考虑蠕变效应的岩石损伤起始准则

现有的损伤起始准则多为应力的函数,即在应力空间中某一固定的曲面,得到的损伤起始面为介于初始屈服面与最终破坏面之间的固定曲面。基于现有损伤起始准则假定,考虑了蠕变变形的影响,提出了一种岩石损伤起始准则。该准则在应力空间中所形成的损伤起始面随着蠕变变形的增加而收缩。故此,根据该准则,岩石即使在应力水平低于瞬态损伤起始应力的情况下,也会随着时间的增加而达到损伤起始点,从而激活损伤过程直至达到最终的破坏状态。考虑蠕变效应的损伤准则可以很好地解释一些蠕变试验（包括常应变率试验、常加载速率试验和常应力蠕变试验等）结果。损伤起始准则中所包含的材料参数可以通过常规三轴试验和单轴蠕变试验很方便地确定。     

基于有限体积法的三维CFD-DEM耦合方法

本文基于有限单元法对流体控制方程进行离散,并与离散单元法进行三维流固耦合计算。首先,针对多孔介质土体选取合适的控制方程,包括流体运动方程、颗粒运动方程及流固相互作用方程。然后将编译的计算流体力学程序引入离散单元法中进行耦合计算。最后,针对单颗粒沉降进行了数值模拟,结果表明:颗粒在刚开始下落时,速度增加较快,然后增加速率逐渐变缓并趋于稳定;随着颗粒的不断下降,其所受拖拽力随着时间先迅速增加,然后逐渐与浮重力一致;颗粒下降速度稳定后,水压(扣除静水压力)在颗粒附近呈蝶翼状分布,且颗粒上方为负压,下方为正压;颗粒下方水流向两侧外流,而上方水流向颗粒上方汇聚。以上研究结果表明此次编译的计算流体力学程序能够很好地和离散单元法进行耦合,并可用于研究多孔介质流固耦合问题。