压力敏感性材料球形孔洞动态扩展问题

为进一步研究岩土材料爆炸场的特点,采用椭圆型屈服准则和自相似假设,并结合Hopkins三区模型,研究幂硬化材料球形孔洞动态扩展问题.通过对弹性区的研究得出弹性区应力的分布和弹塑性交界处的连续条件;然后在塑性区给出一个求解动态扩展问题的非线性微分方程组;最后通过打靶法数值求解该非线性微分方程组,给出满足边界条件的数值解,并讨论材料参数对场量的影响.结果表明,椭圆型屈服准则能很好地描述压力敏感性材料中孔洞的动态扩展.     

球形孔洞膨胀动态问题的弹性-损伤力学分析

研究了材料还没有出现塑性变形、仅含弹性区和损伤区的球形孔洞动态扩展问题．首先通过对弹性区的研究以及初始损伤分析获得弹性区的场量分布,并给出弹性／损伤区交界处的边界连续条件;然后在自相似假设条件下,推导出动态扩展时损伤区需满足的控制方程;最后通过打靶法进行数值求解．数值分析表明,许多材料参数如ν、n、m都对弹性区和损伤区的场量分布有影响．     

线性软化土体中球孔扩张问题的解析解

采用三折线线性软化模型描述了土体应力－应变关系，以Mohr-Coulomb为屈服准则，同时考虑塑性区弹性变形、土体剪胀以及土体软化的特性，推导了孔扩张后孔周各个区域的应力、应变及位移解析解，讨论了剪胀角、应变软化系数、是否考虑塑性区弹性变形对解答结果的影响.结果表明，最终扩张压力、塑性区半径都随剪胀角的增大而增大；软化系数对塑性区半径影响很小，但对最终扩张压力影响较大，随着软化系数的增大，最终扩张压力增大；考虑塑性区弹性变形对扩张问题解答的影响随扩张半径的增大越趋明显；考虑塑性区的弹性变形，最终扩孔压力偏小.     

扰动对饱和软粘土中球形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用球形孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D.考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的球形孔扩张的弹塑性解答.     

考虑压滤效应饱和黏土压密注浆球孔扩张理论

为了研究压滤效应对压密注浆的影响,在考虑滤出水渗流和土体弹性变形耦合的基础上,推导出了考虑压滤效应时饱和黏土压密注浆球孔扩张的控制方程.并在不考虑土体渗透率变化的前提下,对该控制方程进行简化,得到径向应力和径向位移的表达式,该简化方法可较好地计算球孔扩张问题中径向应力和径向位移.与本文计算方法相比,传统的球孔扩张理论无...     

饱和粘土中球孔扩张问题弹塑性解析

为了研究静力触探试验及沉桩扩孔等工程问题,基于修正剑桥模型,推导了不排水条件下球孔扩张问题的半解析解。将扩张球孔周围土体分为临界状态区、塑性区以及弹性区三个区域。弹性区内,利用弹性理论得到应力和孔隙水压力的解答;临界状态区及塑性区内,利用相关联的流动法则、拉格朗日分析法建立了关于应力的一阶非线性常微分方程组,以弹塑性界面处的应力分量作为初值,求解微分方程组可得到应力和孔隙水压力的解答。研究结果表明：各向同性超固结比对扩孔压力、土体应力、超孔隙水压力以及塑性区范围均具有显著影响,且扩孔过程中土体剪切模量并非常量,其随扩孔半径、各向同性超固结比的变化而变化;同时通过与已有解答进行比较,对本文方法的可靠性进行了验证。     

基于球孔扩张理论的软黏土中载体桩桩端挤密加固效应

载体桩是近年来出现的一种新桩型,其主要利用柱锤对深层土体进行填料夯实,形成桩端扩大载体,从而大大提高桩体竖向承载力。虽然载体桩在实际工程中广泛应用,但目前仍缺乏较为严格的理论分析,特别在关于评价载体的加固范围和载体对土体的挤密效应方面,仍然研究较少,这大大制约了载体桩的推广和发展。针对该问题,将柱锤对填料夯实的过程简化为球孔扩张力学模型,软黏土采用修正剑桥模型的本构关系来模拟,建立球孔扩张偏微分控制方程组,通过相似变换的求解技术将偏微分方程转化为常微分方程组,利用微分方程数值求解技术获得常微分方程组的数值解。开展参数分析,探讨球孔扩张过程中孔周土体强度和刚度的变化、孔周土体挤密区的范围等,从理论角度揭示载体桩载体成形过程中的加固机理,为建立考虑桩端挤密效应的载体桩竖向承载力计算方法提供理论基础。     

常吸力下非饱和土柱孔扩张弹塑性解及饱和度响应

为研究非饱和土中常吸力条件下圆孔扩张的应力-应变特性及饱和度响应,基于非饱和土临界状态模型(UCSM)和考虑水力滞回的土水特征曲线(SWCC),引入常吸力下饱和度随孔隙比非线性变化模型,推导非饱和土中柱孔扩张问题的排水半解析解。根据柱孔周围土单元平衡微分方程,考虑边界条件,引入辅助坐标将问题转化为以3个主应力分量、孔隙比和饱和度为基本未知量的一阶微分方程组进行求解。本解答充分考虑基质吸力和超固结比对柱孔扩张响应的影响,探究扩张过程中柱孔周围土体的应力分布和体积变化,以及扩张过程中饱和度的演化规律。结果表明：非饱和土常吸力柱孔扩张过程中,呈现吸力硬化特性,且吸力硬化特性随着吸力增大而趋于稳定;孔壁及周围土体饱和度在扩张过程中变化显著,且受吸力大小的影响较大;当吸力较低时,饱和度主要受含水量变化的影响;当吸力较高时,饱和度主要受孔隙比变化的影响。本文的解答可以很好地捕捉非饱和土体不同应力历史和水力状态下的饱和度响应,可为非饱和土中静力触探试验等原位试验的解释提供指导。     

弹塑脆性岩土材料中球形孔大应变扩张分析

在应力跌落模型基础上引进软化阈值,建立弹塑脆性模型,模拟岩土材料的脆性软化特性,采用双剪统一强度理论和不相关联流动法则,考虑软化区的大应变,对球形孔扩张问题进行求解,得出了扩张-压力的解析表达式。通过算例分析,得出软化阈值对扩张变形和塑性区范围影响显著,软化阈值越小,扩张变形和塑性区范围越大,且软化区占整个塑性区的比重越大;考虑中间主应力对屈服的影响与否,对解答也有明显的影响。     

Estimation of compaction grouting pressure in strain softening soils

A new method was proposed to predict the limited compaction grouting pressure for the soft soils. Theoretical basis of the method considered the conical shear failure above the grout bulb. Using the Mohr-Coulomb yield criterion as the initial yield function, the limited compaction grouting pressure was determined, according to the softening elastic-plastic model based on the conventional triaxial compression tests to simulate the strain softening soils. The small strain in the elastic zone and large stain in the plastic zone and the rational yield function for the strain softening phase stage, the analytical solutions to the compaction grouting pressure were presented. The results indicate reasonable agreement and show a good potential of the proposed method for rationally optimizing the design of compaction grouting operations. Foundation item: Project (200550) supported by the Foundation for the Author of National Excellent Doctoral Dissertation of China; Project (09JJ1008) supported by Hunan Provincial Natural Science Foundation of China     

二维金属凹槽填充各向异性介质时散射的边界元方法:TE情形

由各向异性介质无界空间Green函数和Green恒等式出发，推导了TE波入射时二维任意截面金属凹槽填充各向异性介质时所满足的边界积分方程，并用边界元法和广义网络原理计算了金属凹槽填充各向异性介质时的散射。用文中方法退化计算了凹槽填充各向同性介质时的散射，计算结果与解析结果一致。并给出了凹槽填充各向异性介质时的散射算例。     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

RESS法制备微细颗粒的喷嘴流动模型

通过对超临界流体快速膨胀法（rapid expansion of supercritical solution,RESS）流动过程的简化与分析,建立了喷嘴节流流动过程模型,一维定常过程数学模型的描述包括了锥体入口段、直管膨胀段和到达马赫盘位置的出口超音速膨胀段.给出了模型中的主要计算参数来源以及解算过程的基本思路.据此模型,在给定初值条件下,对各个阶段的流动状态进行模拟计算,得到了流体的密度、压力、温度、速度等参数沿喷嘴轴向的变化数据,并进行了初步验证.该模型和模拟过程能够为实现制备均一微细颗粒的实际操作条件和优化过程参数奠定基础.     

RESS法制备微细颗粒的喷嘴流动模型

通过对超临界流体快速膨胀法(rapid expansion of supercritical solution,RESS)流动过程的简化与分析,建立了喷嘴节流流动过程模型,一维定常过程数学模型的描述包括了锥体入口段、直管膨胀段和到达马赫盘位置的出口超音速膨胀段.给出了模型中的主要计算参数来源以及解算过程的基本思路.据此模型,在给定初值条件下,对各个阶段的流动状态进行模拟计算,得到了流体的密度、压力、温度、速度等参数沿喷嘴轴向的变化数据,并进行了初步验证.该模型和模拟过程能够为实现制备均一微细颗粒的实际操作条件和优化过程参数奠定基础.     

各向同性介质中地震压力波的格子Boltzmann模拟

给出了一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型。通过使用压力分布函数的Chapman-Enskog展开和多重尺度技术,给出了地震压力波方程的高阶矩。利用这个模型,模拟了各向同性介质中多震源引起的地震压力波的运动以及单震源在不同参数的各向同性介质中的地震压力波的运动情况。通过与有限差分方法的数值结果进行比较发现该结果与有限差分方法的结果吻合很好。     

基于细观本构模型的织物小挠度弯曲的控制方程

基于织物的细观本构模型，将织物的初始构形看作一块平板，采用板的基尔霍夫假设，对织物板的小挠度弯曲问题进行了分析与研究，并推导出了其控制方程．     

多孔介质对封闭腔体内对流传热传质的影响

利用两区域法,其中在多孔介质区域利用Forheimer-Brinkman-Darcy方程,纯流体区域使用Navier-Stokes方程对部分填充多孔介质的二维封闭腔体内的自然对流传热传质进行数值研究。采用有限元法辅之以流体与多孔介质交界面上的连续性弱约束条件对两区域方程进行求解,分析了多孔介质厚度、渗透率及孔隙率的变化对封闭腔体内传热传质的影响。数值结果表明:当多孔介质厚度小于0.2时,其厚度的增加可明显削弱传热传质;大于0.2时,其影响明显减弱。渗透率从10^-3降低至10^-6时,腔体中流动减弱,导致平均传热传质速率降低。随孔隙率增加平均传热传质速率近似线性增加。     

SH波作用下地表覆盖层对浅埋圆孔散射与动应力集中的影响

利用复变函数法和波函数展开法给出了具有地表覆盖层的弹性半空间内圆形孔洞在稳态SH波作用下动应力集中问题的解.根据SH波散射的衰减特性,该问题采用大圆弧假定法求解,利用半径很大的圆来拟合地表覆盖层的直边界,将具有地表覆盖层的半空间直边界问题转化为曲面边界问题.借助Helmholtz定理预先写出问题波函数的一般形式解,再利用边界条件并借助复数Fourier-Hankel级数展开把问题化为求解波函数中未知系数的无穷线性代数方程组,截断该无穷代数方程组可求得该问题的数值结果.最后,通过算例讨论了地表覆盖层对浅埋圆孔动应力集中的影响.结果表明,半空间地表覆盖层的存在,即使厚度很薄,对入射SH波的散射也具有很大影响,覆盖层刚度和厚度的变化可显著改变浅埋圆孔周边动应力集的分布.     

桩周土应力状态的圆柱孔扩张理论试验研究

介绍了一种能测量沉桩在土中产生的径向应力增量的模型桩试验及其结果,分析了某工程现场实测的孔隙水压力资料,两者均证实了用圆柱孔扩张理论解释单桩周围饱和软土中应力状态变化的适用性。分析表明,在用圆柱孔扩张理论公式估算打桩应力时宜采用常规三轴试验曲线的初始切线模量Ｅｉ计算土的刚度比,并建议用土的上覆有效压力σｖ代替周围压力σ３计算Ｅｉ值。     

传统农村聚居地空间形态扩展模式探析——以云南省会泽县大桥乡村庄规划为例

农村基础设施建设,是推进新农村建设工作中的首要切入点,农村空间形态研究是新农村建设村庄布点规划的关键和基础.文章通过资料收集、田野调查、问询讨论、规划设计对会泽县大桥乡传统村落的基本形态要素和结构进行系统解读,探寻滇东北地区传统农村聚居地特有的聚居形态与意象,运用认知地图方法和空间句法理论,对村落空间属性进行空间分析,揭示聚居地空间形态和表面的深层空间特征和村庄用地扩展的主导驱动因子,总结提出“连片扩展型”、“融合扩展型”与“优化扩展型”三种滇东北传统农村聚居地空间形态的扩展模式,引导农村用地的合理扩展和优化调整.