长期荷载作用下土工格栅蠕变特性的试验研究

为探讨长期荷载作用下土工格栅的蠕变特性,在不同的外加荷载和环境温度的各种组合条件下,进行土工格栅的室内蠕变试验,以此获得格栅的蠕变关系曲线、载荷-应变等时曲线及拉伸模量的变化特征,并进行综合对比分析。根据试验与分析发现:荷载水平、环境温度和材料生产工艺是影响土工格栅长期蠕变特性的重要因素。进而,采用时温叠加原理,对于某一给定环境温度下确定土工格栅长期强度的经验估算模式和蠕变强度折减系数。试验结果与理论分析为土工格栅加筋结构长期工作性能的分析与评价提供参考依据。     

应力波穿越分形节理时的透反射规律研究

 为探讨应力波穿越不规则节理时的透反射规律,先借鉴分形损伤理论,建立分形损伤本构关系;在此基础上,基于线性位移不连续体模型,引入分形损伤本构,推导应力波穿越非规则节理时透反射系数的解析解,给出透反射系数与分形维数间的理论表达式。通过激光表面仪对节理进行扫描试验,分析节理面的分形几何特征,采用SHPB节理岩石冲击动力学试验手段,探讨应力波穿越单一分形节理时的透反射规律,并将解析解与试验结果进行对比分析,研究结果显示,透反射系数的试验值与理论值之间误差较小,表明所建立的分形损伤本构关系与推导的应力波穿越分形节理的解析解是正确的。     

围岩位移空间序列分析

探讨了围岩位移随空间位置不同而改变的规律性,研究结果显示,包含节理、断层等不连续结构面的围岩,其空间序列曲线规律性通常较差,而岩体完整或少有结构面的围岩,其位移-空间曲线规律性明显。由此建议,位移空间序列规律性差的围岩应成为今后设计与施工关注的重点。     

地下厂房围岩变形的分形特性研究

依据地下厂房围岩各点位移在时域上的变化特征,剖析了围岩各点变形的分形特性,探讨了分形维数的变化规律与趋势。研究发现,仪器各测点的位移时域曲线分形维数的极大值均出现在被裂缝穿越的厂(横)0+115.60断面上,究其原因,是该断面相对其他部位存在更多引发围岩变形的因素,导致所测位移时间曲线的不规则程度增大,使其存在更多精细结构,因而量测出的维数将更大。位移时间曲线维数达到极大值极有可能是仪器埋设处围岩开裂的迹象与先兆,这可作为围岩开裂与否的判据。     

BP网络在粗糙断面分形特性试验中的应用

 基于立方体覆盖法表面维数计算理论，利用激光表面仪对石膏断面扫描后的结果，获取粗糙面的表面维数Ds与截距As。基于曲线维数理论(盒维法)计算各剖切线的维数和截距，沿x，y方向对该表面以扫描间距(0.2 mm)进行剖切，分别获取x，y方向的维数均值Dx，Dy与截距均值Ax，Ay。由此探讨在不同的表面维数Ds的前提下，x，y方向的截距均值Ax，Ay与表面截距As间的逻辑关系。通过构建BP人工神经网络，结合提前停止法，揭示粗糙表面的维数Ds与截距As两参量同x，y方向的维数均值Dx，Dy与截距均值Ax，Ay四参数间的相互关系。     

基于面向对象的分形维数计算与三维显示技术

通过在visual c 可视化开发平台下采用客户机/服务器(client/server)的计算模式,基于面向对象程序设计思想,借助Matlab强大的矩阵运算功能实现分形维数计算的可视化操作,并利用SGI开发出一套高性能图形处理系统OpenGL实现分形表面的三维显示与其它人机交互的基本功能。基于激光表面仪扫描的三维坐标,软件成功地分析了粗糙表面的分形几何特性。     

围岩突变的时空预测研究

根据监测成果,试图提出一种较为合理可行的分析围岩是否稳定的非线性方法.通过R/S分析法定性分析与BP网络定量预测,不仅确定了潜在的开裂剖面与受波及剖面,而且预测了安装在上述剖面的3套仪器各测点20天内的围岩位移情况,在此基础上,基于突变理论,探讨了潜在的危险剖面是否可能出现开裂、开裂的具体时间以及裂缝深度等问题,提出了围岩开裂的时空判据.研究结果显示,基于突变理论的测点位移-时间序列满足条件△＜0,则测点所处剖面为潜在开裂剖面.另外,开裂剖面的连续位移-时间序列的△出现最大正峰值是围岩即将开裂的征兆与警示,出现最小负峰值的时间则是围岩的可能开裂时间.     

基于R/S分析法与分形理论的围岩变形特征研究

基于R/S分析法与分形理论,对某水电站地下厂房处于同一高层不同剖面的围岩变形特征进了深入剖析,计算了所有多点位移计(4点)测点位移时间序列的Hurst指数与分形维数,提出了围岩开裂的分维判据.研究结果表明,所有测点的位移时间序列的Hurst指数日均在区间(0.5,1)内,且离M410较近剖面的Hurst指数基本趋近于1,这揭示,围岩的变形在今后一段时间仍会继续增长,且增长速率持续提高.当从一个剖面到另一个剖面时,多点位移计的两浅层测点(孔口、5.0 m)位移时间序列的分形维数先变小后变大,开裂剖面(M410所处剖面)的分形维数最小,这表明出现维数最小值是该剖面即将发生开裂的前兆与迹象;另外,尽管两深层测点(11.0 m、17.5 m)总体上存在类似趋势,然而没有如同浅层测点在某个区域存在着显著的单调性这一规律,这表明,M410所处剖面的裂缝深度不可能超出11.0 m,其值应该在5.0 m到11.0 m之间.     

分形截距在试验研究中的局限性探讨

通过计算10个混凝土试样断裂表面和随机选取的37条剖切线的分形截距值,剖析了分形截距在表征波形坡度时的固有缺陷———对粗糙表面波形坡度的改变"不敏感",这一缺陷容易在试验研究过程中引发试验结果违背理论的错误。因而,提出了在试验研究中采用曲面平均倾斜角(研究曲面时)或曲线平均倾斜角(研究曲线时)替代分形截距的设想,这两参量不仅能较好地描述曲面(线)的坡度特征,而且有效地克服了分形截距描述波形坡度时的不足。探讨了这两类倾角与分形截距间的函数关系,并指出,两个函数关系能以A=αLnθ+β的形式统一起来。     

应力波透反射系数与界面分形维数的关系初探

为探讨波通过粗糙界面时的透反射规律,在经典cantor三分集基础上,延托出扩展cantor集界面模型,并从理论上给出了维数计算方法。基于一维应力波的理论,运用从特殊到一般的数学归纳法思想,严格地推导了扩展cantor集的分形维数与波通过该界面时透反射系数间的理论关系。