多孔海床在波浪作用下渗流特性数值模拟

为了研究波浪作用下多孔海床瞬时孔压的渗流特性,采用模型试验与数值模拟相结合的手段.用粗砂制成孔隙率为0.5的模型海床,并在波流水槽中进行模型试验获取实测结果,然后运用波浪渗流力学和线性波理论使用有限差分软件FLAC进行数值模拟.将数值模拟结果绘制成图与实测结果进行比较,分析多孔海床在不同深度、水深和波况下的渗流特性.     

海底管线周围海床的地震液化分析

地震荷载作用下海床液化是海底管线失稳的主要原因之一.本文建立了地震荷载作用下海底管线周围海床液化的有限元模型,采用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪,将不排水循环扭剪试验条件下得到的孔隙水压力增长模式引入到二维动力固结方程中,基于有限元方法对推广的固结方程进行数值求解,得到了地震荷载作用下海床中累积孔隙水压力的发展过程与变化规律.通过变动参数计算了海床土性参数和管线几何尺寸对由地震所引起的管线周围海床中累积孔隙水压力分布的影响,进一步对管线周围海床的液化势进行了评判.     

海洋粉土在波浪作用下破坏的试验研究

海洋粉土在波浪作用下容易发生破坏。阐述了用海洋粉土铺设水槽底床进行波浪水槽试验，观察了粉土的破坏过程，根据对土体取样测试结果分析表明在波浪循环振动荷载下，土体破坏部分物理力学特性有所提高。同时对粉土在波浪作用下的破坏机制进行了探讨。     

饱和海床土渗流－应力耦合损伤及液化破坏规律（Ⅰ）

基于重正化群理论在临界突变问题分析中的优势和岩土体的自相似特性,从海床土微观结构入手,引入三维颗粒堆积模型来描述孔隙渗流临界行为,找到了土体渗流与临界孔隙率的关系,给出了海床介质孔隙率与渗流发生的物理判别准则。在土体二元介质理论基础上,分析了饱和海床土宏观液化与微观强度的定量关系,构建了海床土体微单元破坏的重正化群模型,并对结构面断裂损伤临界概率进行了研究。研究结果表明：海床土液化是渗流－应力耦合场共同作用的结果,微单元体断裂损伤导致液化贯通带形成,进而引起海床土的宏观液化,液化贯通带的提出对研究海床土液化破坏规律有极其重要的意义。     

饱和海床土渗流-应力耦合损伤及液化破坏规律(Ⅱ)

在文章规律(Ⅰ)基础上,进一步分析了海床软弱结构面断裂损伤对液化贯通带形成的影响,建立了海床土体在损伤及孔隙水压联合作用下的Mohr-Columb破坏准则。并在微元体强度服从Weibull分布前提下,通过将损伤因子与液化带贯通临界概率相结合,揭示了液化突变的必然性和可确定性。提出了土体临界液化孔压比uw/uf概念,进而引入uw/uf对液化规律进行分析,找到了不同土质海床的临界液化判别准则及其影响因素,准则对海洋工程地质灾害预测预报具有一定的指导意义。     

桩-土系统在波浪荷载下的动力响应分析

通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用，通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程，直接构造波浪对柔性桩的散射速度势，考虑了流体和桩体的相互作用，由解析法给出了埋置圆桩在波浪荷载下的动力响应.研究和分析了在波浪力作用下泥面冲刷深度、土参数、波浪入射频率对桩身内力、桩身振动响应的影响.在波浪荷载作用下，与先计算柔性悬臂端波浪力再考虑桩土间相互作用的情况相比，当考虑桩土耦合振动时，桩的水平振动的振幅减小，基频降低.     

斜向波作用下斜坡海床上管线三维冲刷特性

海底斜坡的存在必然改变波浪对管线及海床的作用特性,进而影响管线三维冲刷。为了研究斜坡上海底管线三维冲刷特性,本文基于波浪港池实验,考虑规则波的作用,采用中值粒径为0.22 mm的原型沙铺设与波浪传播方向成45°夹角的1∶15斜坡,通过测量近岸波高变化和管线下方最大冲刷坑深度的差异,分析波高和周期对最大冲刷坑深度、范围的影响。结果表明:管道的存在加剧了水体紊动程度,对海床演变影响很大;波高增大时,沙纹自左向右、自近岸向深海发展,且尺度加大,管道沿程冲刷深度右侧大于左侧;周期增大时,沙纹尺度增加且较为规整,管底的最大冲刷坑深度加大,形成管后淤积,但对左右侧冲刷深度变化影响不大。     

地裂缝活动对两侧土体性质的影响

为研究地裂缝活动对两侧土体性质的影响,总结了已有的研究成果,指出这一研究中尚存在的问题。通过不同深度裂缝带土体的物理力学性质试验和电镜扫描试验,阐述了裂缝带两侧土体性质的变化规律及与土体微结构的关系。结果表明,地表下不同深度地裂缝的表现形式不同,相应裂缝带土体的微观结构及性质也呈现不同的变化。近地表处,地裂缝呈现张性特征;一定深度之下,裂缝面及附近土体微观结构趋于致密,稍远离地裂缝,这种变化迅速衰减,物理力学指标做相应变化,如孔隙比趋小,密度趋大等,但总体变化并不显著,对工程影响较小。     

越浪堤后透射波周期特性研究

为了研究不规则波越过光滑堤后的波周期变化,本文基于近岸波浪传播变形非静压模型分析了相对淹没深度、深水波陡、相对堤顶宽度和坡度对越浪堤波周期变化的影响。根据数值模拟的结果建立了光滑越浪堤波周期透射系数的预测公式。结果表明:堤后平均波周期受高频谐波的影响小于入射波周期;堤顶相对淹没深度以及深水波陡是波周期透射系数的主要影响因子,且与其线性相关;相对堤顶宽度的影响次之,且出水堤时对于波周期透射系数变化的影响大于淹没堤;斜坡坡度对波周期透射系数的影响最不明显。将预测公式得到的预测值与实测值相比,确定性系数高达0.95,表明其良好的预测效果。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

Gibson土体内部作用沿深度分布简谐荷载的基本解

采用Hankel积分变换方法，研究了Gibson地基土体的Lamb问题，通过构造复平面上的积分围道技术，对解沿深度进行积分，利用对围道上奇点的处理方法，以消除驻波相来满足实际波的辐射条件，得到了沿深度不变、沿深度增加和沿深度减小等3种沿分布线荷载作用下，地基土体竖向位移的积分形式解.通过对沿深度均匀分布线荷载作用下的具体数值算例，分析了地基土体的非均质性、荷载频率以及分布深度等因素对地基土体表面竖向位移的影响.结果表明，在低频荷载作用下，地基土体的非均质性对其表面位移有较大影响.     

不同初始状态软黏土在主应力轴耦合旋转下的孔压及3维变形规律

土体在受波浪、地震及交通荷载等荷载作用时,其相应的应力状态较为复杂,因此,在实际工程中偏应力和主应力轴方位角同时变化的情况普遍存在.目前,关于这种应力条件下原状软黏土的物理力学特性的研究尚处于起步阶段.主应力轴耦合旋转是指在主应力轴方向旋转的同时,偏应力不断增大,平均主应力、中主应力系数均保持不变.为研究主应力轴耦合旋...     

船舶横撞拦阻系统后的抗倾覆性能研究

高架走锚消能式船舶拦阻系统是一种通过大距离走锚消耗船舶动能的桥梁柔性防撞设施,由于其对船舶的损伤小且工程造价较低,因而具有良好的发展前景。为了分析船舶横撞拦阻系统后的抗倾覆性能,本文依据船舶稳性的相关理论建立了系统在波浪、水流和拦阻索共同作用下的力学模型。通过数值模拟求出船舶在不同周期和方向波浪作用下的横摇角。通过算例分析得到了不同荷载条件下,拦阻索作用点最大允许高度、最大允许水流速度及波浪波幅间的关系曲线。结果表明:垂直于船舶纵向的波浪对其横摇影响最大;流速和拦阻索作用高度的最大允许值均随着波幅的增加而非线性地减小。     

粉土地震液化等级评判的人工神经网络技术应用

据地震液化的实测资料,即地震荷载下实测的各项土的物理力学参数,利用BP人工神经网络理论,建立粉土液化等级评别的反向神经网络模型进行判别,与现有的方法比较,具有通用性、客观性、科学性。因人工神经网络具有良好的非线性映射能力,可以灵活方便地对多成因的复杂的未知数进行高度的建模。神经网络兼有概念直观,公式简洁,标准化编程和易于实现等优点。     

典型动力荷载作用下的应力路径及土动力分析方法

在进行土体动力分析时，必须正确考虑土体的动力学特性、荷载类型 、质量分布、几何尺寸及边界等，以便对运动体系进行合理的简化，提出正确有效的动力分析方法，主要介绍了典型动力荷载，如地震荷载、波浪荷载及交通荷载作用下的应力路径，并对近年来土动力分析方法的发展概况进行总结与评论。     

疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土应力分析

目前对混凝土腐蚀疲劳问题主要集中在试验研究,难以揭示其变形和破坏的物理机制。针对这一问题,根据扩散理论及损伤力学理论建立了疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土应力的数值求解方法。主要推导出受疲劳荷载作用的混凝土扩散系数公式,建立了硫酸盐腐蚀与疲劳荷载耦合关系,分析不同外界环境条件对疲劳荷载与硫酸盐耦合作用下水泥混凝土内部应力的影响,为疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下水泥混凝土构件损伤演化与寿命预测奠定基础。     

基于多孔介质理论的饱和土中球形空腔的稳态响应

将土体视为液固饱和2相多孔介质,利用多孔介质理论描述饱和土的宏观力学行为,运用势函数和贝塞尔函数的性质求解了饱和土体中球形空腔的稳态响应问题,得到了简谐动荷载作用下球形空腔的径向位移、径向应力和孔隙水压力的解,分析了饱和土液固耦合系数对球形空腔稳态响应的影响,并分析了径向位移、径向应力和孔隙水压力沿半径方向的消散规律.     

天池抽水蓄能电站岩石风化、蚀变特征分析

在地面地质调查和勘探的基础上,对河南天池抽水蓄能电站岩石风化和蚀变特征进行分析,得到岩石风化的主要部位和风化带下限深度以及蚀变的主要部位和蚀变带深度;通过室内岩石物理力学性质试验得到中等风化、微风化—新鲜的岩样的物理力学性质参数;对下库坝址平洞和露头剖面的蚀变岩开展了薄片鉴定、扫描电镜及其能谱分析、电子探针测试、X射线衍射等试验,证明了蚀变矿物的存在.     

地震作用下海床孔隙水压力增长的算法研究

针对饱和砂质海床,建立了由Terzaghi固结理论与不排水条件下孔隙水压力增长模式相耦合的含有源项的初边值方程,运用数理方程中的分离变量法与Green函数求解得到了一个较为一般的孔隙水压力解答.结果表明:海床土的渗透性对于海床的抗液化性能有显著影响,渗透系数的微小减小就会导致海床中累积孔隙水压力比的显著增大;在海床相对深度小于0.5时,由地震所引起的海床中各个相对深度处累积孔隙水压力比随着海床厚度的减小而减小;当海床相对深度大于0.7后,规律相反.     

正交各向异性路基路面在移动荷载作用下的空间动力响应

基于薄板理论建立了直角坐标系正交各向异性弹性地基上覆无限大弹性板的路基路面三维空间力学模型,推导了板和地基在移动荷载作用下稳态响应的微分方程.采用坐标变换、Fourier变换求解偏微分方程,得到了移动荷载作用下无限大板的动力响应的解析解.采用MATLAB软件编制了相应的计算程序,对路面板表面作用移动矩形谐振荷载进行算例分析,研究了地基参数对板位移的影响规律.结果表明,考虑土体的正交各向异性更能准确描述路基路面相互作用的动力响应.