混凝土破裂过程三维数值模拟及CT验证

将混凝土简化成由骨料、水泥砂浆及其二者之间的界面层所组成的三相复合材料，建立了混凝土骨料随机分布三维模型，用界面单元多次细分技术进行有限元网格划分，基于弹性损伤本构关系采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化，用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度。对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算，并从混凝土破坏过程图和荷载-位移曲线图两方面比较了数值模拟的破坏过程与CT试验结果，发现试件破坏时裂纹的萌生、扩展过程与CT观测到的过程具有相似性，说明用本文建立的三维数值模型模拟混凝土材料的损伤破坏过程是基本可行的。     

考虑应力历史的饱和黏土一维固结渗透试验研究

为研究固结应力比和应力历史对饱和黏土一维固结渗透的影响,利用GDS三轴仪进行了一系列一维固结-渗透联合试验。研究结果表明,在不同固结应力比相同应力历史条件下,正常固结和超固结饱和黏土在一维固结渗透过程中试样的渗透系数和孔隙比均随固结应力比的增大而减小,试样的最终压缩量均随固结应力比的增大而增大。在相同固结应力比不同应力历史条件下,超固结饱和黏土的最终压缩量小于正常固结饱和黏土。将固结应力σ与土层自重应力σcz的差值σdv与试样最终压缩量sf进行拟合,得出应力差值σdv与各固结应力下的最终压缩量sf间呈良好的线性关系。通过研究发现,同时考虑固结应力比和应力历史对饱和黏土一维固结渗透的影响是有必要的,同时在得到土体自重应力后可较为准确地预测土体最终压缩量。     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

Effect of intermediate principal stress on strength of soft rock under complex stress states

A series of numerical simulations of conventional and true triaxial tests for soft rock materials using the three-dimensional finite difference code FLAC3D were presented. A hexahedral element and a strain hardening/softening constitutive model based on the unified strength theory（UST） were used to simulate both the consolidated-undrained（CU） triaxial and the consolidated-drained（CD） true triaxial tests. Based on the results of the true triaxial tests simulation, the effect of the intermediate principal stress on the strength of soft rock was investigated. Finally, an example of an axial compression test for a hard rock pillar with a soft rock interlayer was analyzed using the two-dimensional finite difference code FLAC. The CD true triaxial test simulations for diatomaceous soft rock suggest the peak and residual strengths increase by 30% when the effect of the intermediate principal stress is taken into account. The axial compression for a rock pillar indicated the peak and residual strengths increase six-fold when the soft rock interlayer approached the vertical and the effect of the intermediate principal stress is taken into account.     

硫酸盐干湿循环下带冷缝混凝土能量演化研究北大核心CSCD

为探究硫酸盐干湿循环作用下带冷缝混凝土受荷作用时的能量演化规律,制作了整浇和浇筑间隔0.25 d、0.5 d、1 d、7 d和28 d的带冷缝混凝土,基于单轴压缩实验及能量计算原理,研究了硫酸盐干湿循环对带冷缝混凝土强度和能量演化规律的影响。结果表明:带冷缝混凝土强度及损伤应力和峰值应力处弹性应变能与耗散能均随干湿循环呈先增大后减小的趋势,随着新混凝土与母体浇筑间隔的增加呈现减小的趋势;随着干湿循环次数的增加,损伤应力处储能水平Kad先减小后增加,说明损伤应力处储能水平越高,带冷缝混凝土越容易产生损伤,Kad可以作为混凝土破坏的预警指标。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

用改良模型分析缺陷混凝土梁的动强度

改进了传统的数字混凝土建模方法,利用新方法建立了存在初始缺陷的混凝土梁三点弯数值试验模型,随后对所建立的模型进行了3种工况的数值模拟。分析了初始缺陷的存在对混凝土动强度的影响规律,结果显示：在加载初期,加载速率越高,初始缺陷对材料动强度的影响越明显,但是在加载后期此影响减弱;当荷载达到材料的强度点时,不同的加载速率下,初始缺陷对混凝土材料动强度影响均不显著。通过与试验结果的对比,发现改进后的模型计算精度高于传统模型,计算结果更加合理,在工程实际当中能够取代传统的数字混凝土模型。     

应用Daubechies小波理论求解应力大梯度梁

介绍了采用常规有限元法求解应力大梯度问题的缺点,指出小波理论具有多尺度、多分辨及紧支性等特性,应用小波理论计算应力大梯度问题将明显优于传统有限元法.以求解受集中荷载的平面弯曲梁为例,阐述了采用Daubechies小波理论进行计算时矩阵方程的建立及采用系数转换法施加本质边界条件的过程.分析系数转换法带来的不足,并结合广义变分原理对目前常用的Daubechies小波方法进行改进.通过实际算例中Daubechies小波方法的计算结果与理论解的对比验证应力大梯度问题计算中小波方法的有效性.     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性，能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征，还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价，得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析，并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比，证实其工程应用的可靠性，能够在实际工程中加以应用。     

某水电站上游围堰防渗体的优化布置

围堰防渗体的设计通常是按照经验及规范规定进行,其安全性与经济性较难达到一个最优状态。鉴此,提出了综合考虑规范规定、工程区的渗流量、边坡的安全稳定、关键位置的允许水力坡降以及费用控制等因素进行围堰防渗体的优化布置。某水电站上游围堰防渗设计中运用该方法,结合堰体安全及资金投入,优化了围堰防渗体的布置方案,给出了防渗帷幕的最优深度、厚度及灌浆孔的间距。