根系固土边坡的滑移变形模拟

在平面应变的假定下求解均质无限长土坡的应力平衡方程以得到坡土应力分量。考虑根系固土作用,对沈珠江水滴形屈服面进行了修正。通过拟定坡土的滑移速度和黏塑性应变率的关系式,得出滑移变形速率的显式表达式。经修正黏滞性参数来改进模型的模拟精度。最后通过一个算例,将模型计算值和现场实测滑移数据进行比较,分析表明二者较为一致。     

草及灌木根系对不同土质边坡稳定性影响分析

通过建立土边坡有限元模型,运用强度折减法,针对砂、粘土两种土质边坡及有无降雨情况,分析植被根系对不同土质边坡稳定性的影响。结果表明:植被根系能有效的提高边坡的安全系数;坡角的变化不影响植被根系对边坡安全系数的提高;在降雨条件下,边坡稳定性会有一定程度的降低,但植被根系仍能提高边坡的安全系数。     

双层结构边坡降雨入渗与坡面径流耦合分析

天然土质边坡在地质和人为因素的作用下,通常呈现一定层状结构,在强降雨作用下会产生入渗和坡面径流。研究降雨条件下坡面径流与地表入渗相互影响过程,对山地洪水和滑坡灾害防治具有重要意义,然而,目前为止对层状土边坡地表与地下渗流的相互作用机制的研究理解还极为有限。本文针对上粗下细型层状土边坡降雨入渗研究中忽略坡面径流影响导致入渗分析不符合实际这一问题,基于Moore双层入渗和坡面径流控制方程建立耦合模型,并通过Python编制相应的计算程序分析耦合条件下双层结构边坡降雨产流及停雨后雨水重分布全过程。数值分析结果表明边坡土体降雨入渗过程与坡面径流深度有关;降雨初期降雨强度<坡面入渗能力,入渗速率等于降雨强度,坡面产流后入渗速率随降雨持时逐渐减小趋于稳定;当湿润锋跨过土层交界面时入渗速率急剧减小,最终等于次层土的渗透率,意味着上粗下细型层状土入渗速率主要由次层土控制同时降雨停止后径流快速衰退,已入渗的雨水在重力和湿润锋下方土体基质吸力的作用下继续向下推移,湿润锋入渗深度随雨水重分布历时趋于平缓。算例表明,该计算模型与计算方法可行,能够较好地反映实际层状土边坡的降雨入渗过程,为类似的层状土边坡研究提供计算依据。     

考虑渗流效应下基坑水土压力计算的新方法

用经典的土力学理论计算基坑支护结构上的水土压力时,由于没有考虑地下水渗流对基坑土压力的影响,造成计算所得数值和实测值相差较大，针对该原因,提出了同时考虑作用在水体上的黏滞力和作用在土体上的渗透力，建立微分平衡方程,求解得到计算新公式,它不但能够解释 “水土分算”的微观机理，而且证明了渗透力和黏滞力是分别作用在土体和水体上的一对作用力和反作用力,得到黏滞力和静孔隙水压力与土中的水的重力是一对平衡力的重要结论.通过算例计算表明，计算结果比较接近实测量.该方法对均质成层基坑工程，边坡工程均适用.     

地基变形及有效压缩层深度的计算方法

本文根据对地基土变形特性的分析,采用了考虑地基土粘弹塑性的力学模型,提出相应的地基变形与有效压缩层深度的计算方法。本文方法考虑了地基土变形模量随深度递增及地基荷载与沉降之间的非线性关系,不仅反映了结构性粘土地基变形分布特征,也符合非结构性砂砾类地其变形随深度迅速衰减的规律.本文还结合实际建筑物与承压板的地基土层变形观测,对现有各种有效压缩层深度计算方法进行了比较.比较结果表明,在各种情况下,本文提出的方法比较符合实际.     

基于不同抛物线翘曲函数组合箱梁剪力滞

为了建立一个能够同时考虑界面滑移、剪切变形和剪力滞三重效应的组合箱梁分析理论模型,在该理论模型中,基于Newmark组合梁滑移模型引入不同幂次抛物线翘曲函数描述组合箱梁顶底板应力横向非均匀分布,推导了简支组合箱梁在均布荷载和集中荷载作用下的解析解.采用试验验证了理论模型和解析解的正确性.参数分析结果表明,随着混凝土板厚和钢梁高度的增加,在跨中腹板和顶板中部处剪力滞系数下降;当宽跨比减少时,在腹板处剪力滞系数下降,在顶板中部处剪力滞系数略增加;与均布荷载相比,集中荷载对跨中截面的剪力滞系数影响较明显;由推导公式的计算结果表明,可以忽略滑移刚度变化对剪力滞系数影响.     

考虑雨水重分布对均质无限长边坡稳定性的研究

建立反映雨水入渗及重分布的Green-Ampt扩展模型,求解坡体内雨水重分布的含水率.基于Fredlund非饱和土抗剪强度理论的极限平衡法,建立无限长边坡安全系数与雨水累积入渗量以及雨水重分布持时的关系.通过与数值模拟结果的对比验证模型在边坡稳定性计算中的合理性.从雨水重分布的角度阐释滑坡滞后性的机理.结果表明,边坡的安全系数随雨水重分布持时以及前期累积入渗量的增加而逐渐降低,并最终趋于平缓.     

考虑地震加速度时程影响的挡土墙动土压力分布

地震荷载下挡土墙动土压力分布是边坡支挡结构抗震设计的重要内容。本文采用拟动力法,考虑地震加速度随时间及挡土墙深度变化,采用水平薄层分析法与极限平衡理论,推导了地震荷载作用下挡土墙动土压力随地震加速度时程变化的表达式,研究了墙后破裂面倾角、动土压力系数、动土压力合力作用点位置随地震时程变化的特征,地震加速度对挡土墙动土压力分布的影响。结果表明：①本文方法确定的土压力系数介于Coulomb土压力系数和Rankine土压力系数之间。②动土压力合力作用点位置随加速度时程呈周期性变化,合力作用点高度高于传统方法的H /3。③地震荷载下挡土墙主动土压力呈非线性分布,地震加速度、内摩擦角对动土压力分布有显著影响。     

开挖与卸载交替作用对上陡下缓型高陡层状岩质边坡变形失稳影响试验研究

以云南磷化集团有限公司所属尖山磷矿上陡下缓型高陡层状岩质边坡为工程背景,依据相似理论开展模型试验研究,分析开挖与卸载交替作用对这类型岩质边坡变形失稳的影响。结果表明:上陡下缓型高陡层状岩质边坡随开挖深度的逐渐增加,其对应的位移变形量也逐步变大,边坡整体上表现为上部向下运动,下部受压向临空面方向隆起的变形规律;同时当开挖至一定的深度后,坡面与坡中均会发育较多的走向裂缝,且随着开挖深度的不断增加,其不断向坡体深部延伸发展。在整个开挖过程中,坡体中会发育形成"平面与圆弧面复合型的潜在最危险滑移面,且表现为滑移-弯曲-剪切的变形失稳破坏特征。对边坡开展的浅部卸载作用效果不理想,虽其位移变形量有所减小,但没有改变坡体整体的变形失稳趋势,对边坡施加的深部卸载作用效果非常明显,使坡面及坡顶产生的裂缝几乎完全消除。研究结果可为中国西部大开发过程中面临的上陡下缓型高陡层状岩质边坡的预警预报与治理设计提供参考。     

平顶形煤系土边坡长期破坏规律及稳定性分析

煤系土边坡在开挖后存在一个长期破坏的过程,边坡安全系数随时间逐渐减小.针对这一问题,基于双剪统一强度理论,建立了平顶形煤系土边坡开挖后的坡脚剪切带分布模型.并通过煤系土边坡开挖后土体抗剪强度参数随时间变化规律,分析了不同坡高和坡角煤系土边坡开挖后长期破坏规律和煤系土滑坡形成机制,得出了不同坡高和坡角煤系土边坡安全系数长期弱化规律.最后结合实际工程实例对研究成果进行了验证.     

考虑混凝土龄期及弹塑性徐变的大体积混凝土温度应力研究

针对目前大体积混凝土工程上常用的混凝土徐变度是考虑了施加荷载时混凝土龄期的粘弹性模犁,在较大的变温荷载作用下计算的温度应力往往过大,与实际不符.将常用的混凝土弹性徐变模型推广为弹塑性徐变模型,建议在弹性徐变模型的基础上串联一个混凝土强度参数及粘滞系数随龄期增长的Bingham元件来考虑混凝土的塑性流变,推导了弹塑性徐变温度应力仿真分析的隐式和显式算法公式,并研制了相关的程序.工程实例仿真分析表明,作者建议的考虑混凝土龄期的弹塑性徐变模型是可行的,其计算的温度应力较弹性徐变模型的计算值更符合实际.     

基于椭圆流模型的水平井泄油半径研究

针对具有Bingham流体特性的稠油油藏具有启动压力梯度的特点,基于椭圆流理论给出具有启动压力梯度的稠油油藏水平井极限泄油半径的计算方法。利用该方法可以确定水平井的极限泄油半径,为具有Bingham流体流变性的稠油油藏开发部署水平井提供参考。     

汽车磁流变风扇离合器分析与设计

利用磁流变液剪切应力能进行动力传递的特点,结合汽车发动机风扇的特性,分析了新型汽车风扇离合器的工作原理,并利用Bingham模型描述了其本构方程,导出了离合器关键几何参数的工程设计计算公式,并进行了仿真试验分析．     

油品二元掺混黏度预测模型评价研究

为较好的控制和预测石油化工过程中油品掺混后的黏度,获得对于不同工艺情形的精度较高的掺混黏度预测模型,以黏度比为工况划分标准,相对误差的绝对值及工程允许误差为评价准则,评价了8种二元油品掺混黏度的预测模型。得到了各个模型在全黏度比1～106内的黏度预测特性。计算分析了各个模型的预测精度。按黏度比,对掺混黏度预测做了模型的优选。结果表明,Arrhenius、Bingham、Kendall等基本模型的预测结果波动及误差较大,不推荐使用,黏度比在1～103时优选Chevron模型,黏度比在104～105时优选Cragoe模型,而黏度比在105～106时各模型都超出允许范围,且波动及偏差较大,预测效果不好,亟待开发出一种适用模型。     

宾汉流体在环空中温度分布规律研究

在钻井及采油工艺中许多流体表现为非牛顿宾汉流体特性,在现场施工中其流动换热特性将直接影响到井底参数的确定.从流体动量方程和能量方程出发,结合宾汉流体的本构方程,建立了宾汉流体环空中流动和换热充分发展时的控制方程组,并在恒壁温边界条件下对方程组进行了求解.得到了宾汉流体在环空中的温度分布规律.结果表明,宾汉流体截面上的温度分布与速度分布近似;等速核内温度随着压力梯度的增加而增加,随着屈服应力的增加而减小,随着视粘度的增加而增加;但等速核内的温度并不相等.     

水平管道内冰浆流动阻力特性预测模型及比较

为研究水平管道内冰浆流体流动阻力特性,采用两相流混合模型,对不同工况下浆体所表现出的牛顿与非牛顿流变特性给予分段考虑,通过计算流体力学（CFD）模拟方法再现了水平管道内冰浆流体等温流动过程。研究结果表明,当浆体输送速度较高时,Thomas方程可很好地刻画出混合相流体的粘度特性。随着浆体速度降低,利用Bingham流变模型来刻画低速工况下混合相流体的流变特性可获得更为理想的效果。通过对比数值模型及现行实验关系式阻力模型发现,数值计算模型因能综合考虑管道压降的多种影响因素,模型的精度与通用性可得到较好的平衡。文中所验证的4组工况中,数值模型的预测值与实验值间的相对误差均可控制在±15％内。     

宾汉流体湍流流动的理论研究

依据宾汉流体本构方程,建立了适用于求解宾汉流体湍流流动的控制方程。采用压力加权校正算法,实现了宾汉流体速度场与压力场的关联。在理论研究基础上,对圆管内宾汉流体湍流流动进行了数值研究,取得了与已有的实验结果吻合较好的结果;同时,对直圆管内宾汉流体屈服应力和塑性粘度对湍流流动的影响进行了探讨。     

圆筒式磁流变液制动器分析

基于B ingham模型描述的强磁场作用下磁流变液的流变特性,建立了圆筒式磁流变液制动器制动力矩的计算公式,并分析了制动力矩与磁场强度的关系.对圆筒式磁流变液制动器力矩分析计算结果进行讨论,结果表明,增大磁场强度可以提高磁流变液制动器的制动力矩.     

基于多场耦合分析的磁流变阻尼器建模与结构参数影响

为了建立准确的阻尼器出力模型,在Bingham黏塑性模型的基础上增加线性弹簧单元描述磁流变液的黏弹塑性. 以双出杆剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,将上述模型引入多场耦合仿真中,结合磁场仿真得到的非均匀动态磁场,可得磁流变液的表观黏度分布,处理得到阻尼器在不同的输入激励与电流下的动态特性. 研究结果表明,相较于并联本构,依据串联本构建立的磁流变阻尼器仿真模型与试验结果具有更好的一致性. 根据理论与仿真分析各结构参数对阻尼器磁场及阻尼器出力及其可调范围的影响,计算各参数对阻尼器出力的灵敏度. 结果表明,阻尼间隙与活塞直径对阻尼器的出力影响较大,其中活塞直径的影响最大,峰值灵敏度指标与均值灵敏度指标分别为84.66%和94.51 N.     

考虑渗压的二长花岗岩流变损伤本构模型研究

基于二长花岗岩的流变试验结果,采用Cross-plotting方法确定了有效应力系数,在广义Bingham模型的基础上建立了考虑渗透压力损伤的流变损伤本构模型,对新的流变损伤模型进行参数辨识,得到了流变损伤模型的参数。推导了模型的流变本构方程,并用该模型拟合了岩石流变试验的数据,拟合结果表明:该模型不仅可以很好地描述衰减流变和稳态流变过程,亦可描述岩石的加速流变阶段,从而证明该模型的可行性和合理性。