非饱和渗流随机模型中水力要素的随机特性研究

为了分析非饱和渗流水力要素的随机特性,将土壤的水力特性参数作为随机空间函数,运用Karhunen-Loeve展开和摄动方法,对二维非饱和渗流进行随机数值模拟。研究结果表明:土壤越干燥,负压水头和含水率的变异性越大;Gardner-Russo模型中的m值越小,含水率的变异性越大;负压水头、含水率及达西流速的变异性对土壤质地的粗糙程度比较敏感;土壤介质的各向异性降低垂向达西流速的变异性。非饱和渗流的随机理论尚待进一步的研究和完善。     

基于ABAQUS非饱和膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨是诱发边坡失稳的主要原因之一,研究降雨引发滑坡机理分析具有重大现实意义。文章基于ABAQUS有限元软件模拟非饱和土边坡降雨入渗分析,结合滤纸法试验推导出适用于贵州省某区域非饱和膨胀土的土水特征曲线拟合公式;结合流固耦合理论和强度折减理论探究了降雨入渗下非饱和土边坡渗流场、位移场及稳定性的变化规律。结果表明:非饱和土基质吸力与含水率呈负相关;降雨入渗过程边坡地下水位差异抬升产生水平渗流力作用以及土体吸力减小强度降低是引发边坡失稳的主要原因。     

坝体考虑流固耦合的动力特性分析

运用ALE(Arbitrary Langrangian-Eulerian)描述流体域,流体域中的网格点按照自由液面的运动和结构与液体接触面的移动而不断更新,从而将运动边界的非线性效应融入到计算中,考虑坝水完全耦合。数值模拟了四川某坝体在地震作用下的坝体的动力特性、库水自由表面重力波影响的问题以及库水域有效影响范围的问题,得出了有益的结论。     

非饱和土渗流-变形耦合的数值分析

基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析.该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量.与解析解相比,该数值解表现较高的精度,...     

考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析

降雨或库水位变化造成的土坡失稳现象与土体中的非饱和非稳定渗流密切相关,考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析方法是值得深入研究的课题。主要对考虑非饱和非稳定渗流的极限平衡法和位移有限元法进行评价和对比,着重讨论了强度折减有限元法在考虑渗流作用的土坡稳定分析中的应用,给出了一些初步成果,并提出了今后的研究方向。     

考虑流固耦合作用的高土石坝动力分析

在土石坝施工、蓄水和遭遇地震时,流固耦合作用对土石坝的静动力响应有重要影响,应在计算分析中有所考虑。以糯扎渡高心墙堆石坝为例,选用莫尔–库仑弹塑性模型来描述坝料的力学性质,并采用流固耦合的方法对该坝进行了静动力分析。静力分析中模拟了大坝施工和蓄水过程,然后基于静力分析得到的初始应力场,采用完全耦合的非线性方法研究了大坝的地震动力响应。该分析方法能够更为合理准确地描述土石坝在地震动作用下残余变形的发展及超静孔压的累积和消散过程。计算结果表明:超静孔隙水压力随地震过程逐渐累积,最大值出现在心墙的底部;由于鞭梢效应,加速度放大系数在坝顶处达到最大;水平和竖直方向的永久变形同样都是在坝顶处达到最大值。     

双圆盾构隧道的流固耦合分析

以上海轨道交通M10线3标双圆盾构隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对双圆盾构隧道施工力学行为进行了分析。计算中考虑了隧道开挖、管片拼装、盾尾注浆、浆液固结等施工步骤,分析了双圆盾构施工土体沉降及超孔隙水压力的特征、量值与范围,并与监测结果对比,揭示了双圆盾构掘进环境土工影响特征。并考虑流固耦合效应作用时,正面支护压力对开挖面稳定性的影响。研究结果对后续施工和其它类似工程可提供一定的指导意义。     

流固耦合的空腔声压响应有限元分析

根据空腔声学的离散方程式，讨论了三维空腔的各种边界条件及其处理方法，运用流固耦合的空腔声压广义有限元方程，进行了实例计算，为空腔结构和振源分布的优化提供了依据     

基于颗粒物质热动力学理论的非饱和土热水力耦合模型研究

基于颗粒物质热动力学理论和混合物理论,结合改进的土水特征曲线(SWCC)模型,考虑温度和饱和度变化引发的颗粒层次能量耗散,提出了一个非饱和土的热水力耦合模型。该模型引入颗粒熵和颗粒温度的概念,通过构建热力学恒等式得出非饱和土非弹性变形的本构关系,并通过迁移系数和能量函数模型将非饱和土体的耗散机制与宏观的物理力学行为建立联系。基于该理论模型,研究了非饱和土的热水力耦合问题,通过模拟结果与试验数据的对比,证实了模型的有效性。模拟结果表明,模型具有描述非饱和土在不同温度和吸力下的固结和剪切特性以及非等温条件下的热体应变特性的能力。     

基于流固耦合的LNG储罐外罐地震响应分析

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明：地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的放大效应有着不同的影响,在El Centro波、Taft波和SHM2波作用下,流体振荡产生的减震作用和流体压力产生的附加惯性作用能够减小储罐中部的位移,但对加速度有所放大。利用时程分析法对5000m³LNG储罐的位移和环向应力进行地震模拟分析,结果表明：储罐的环向应力呈现出中间大两头小的走势,在罐高的1/4h、1/2h和3/4h上出现极值;位移沿罐高度方向先增加后减少,峰值出现在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处。因此在LNG储罐抗震设计时,应考虑流固耦合效应对结构的影响,在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处的薄弱位置,宜采用增加壁厚、设置阻尼器和钢筋加密等措施增强结构的可靠性和安全性。     

非饱和土边坡稳定性分析的研究

通过对非饱和度边坡稳定性进行有限元分析,对降雨过程中非饱和土的边坡参数进行了分析,提出了解决非饱和土稳定分析的新方法,为非饱和土边坡稳定分析提供了新的思路。     

考虑参数空间变异性的失稳边坡参数概率反分析

概率反分析能够有效地考虑岩土体参数不确定性并融合现场监测数据和观测信息等更新岩土体参数统计特征,进而使得边坡稳定性评价更为符合客观工程实际,然而目前参数概率反分析几乎没有考虑参数固有空间变异性的影响。结合多重响应面和子集模拟提出了考虑岩土体参数空间变异性的边坡参数概率反分析方法,并以芝加哥国会街切坡为例,融合边坡失稳和滑动面入滑点与出滑点的大致位置这两个现场观测信息,概率反分析得到边坡不排水抗剪强度参数的后验统计特征。结果表明:本文提出方法可以有效地解决考虑参数空间变异性的低概率水平边坡参数概率反分析问题,具有较高的计算效率。子集模拟中每层随机样本数目对计算结果具有重要的影响,常用的500组样本点难以获得满意的计算结果。此外,土体参数空间变异性对概率反分析计算结果具有重要的影响,考虑参数空间变异性边坡参数由平稳随机场更新为非平稳随机场,与工程实际相符,然而忽略参数空间变异性更新后的参数仍服从平稳分布。     

基于流形方法和图论算法的岩/土质边坡稳定性分析

目前边坡稳定性分析常用的极限平衡法存在着不能考虑实际岩土体的应力应变关系,假设过多等缺点,强度折减法也存在着需要重复计算工作量大,计算容易不收敛,难以考虑边坡应力路径影响及较难直接得到滑裂面等不足。从边坡的应力状态出发,借助基于物理覆盖系统、能较好统一连续和不连续分析的数值流形方法,得到土质边坡或存在着较多不连续面的岩质边坡的应力场分布,并将边坡稳定性分析转化为图论问题,利用Bellman-Ford搜索算法快速稳定地寻找出边坡的安全系数和最危险滑裂面。该方法无需做过多假设及迭代计算,可以反映边坡的应力路径影响,较好地统一岩质/土质边坡稳定性分析。     

雅砻江某边坡稳定性蒙特卡洛模拟方法的改进

以雅砻江某边坡为例,对边坡岩土物理力学参数采用蒙特卡洛抽样,并且自编抽样数据与GEOSLOPE软件接入程序,借助GEOSLOPE软件逐次计算安全系数,得出安全系数均值、方差、失稳概率,同时将计算结果与GEOSLOPE软件自带蒙特卡洛计算结果进行对比,结果表明该方法计算结果优于传统计算结果。     

实数编码的遗传算法在流变参数反演中的应用

基于实数编码个体表示形式的优点.编制了实数编码的遗传算法程序,进行了围岩流变模型参数的反演,并与FLAC正分析相结合,模拟了围岩在施工过程中的动态变化以检测算法的可行性,结果表明,此算法能满足工程的需要.     

基于MCS-CB的三通管内铝粉爆炸风险分析

为研究粉尘爆炸及抑爆后的风险变化,构建了基于蒙特卡罗模拟的粉尘爆炸不确定性风险及其概率变量评估方法,对三通管内铝粉爆炸压力动态不确定性变化及粉尘爆炸超压不确定性风险进行分析。结果表明：中位粒径为35 μm、质量浓度为500 g/m3的铝粉在典型位置三通管处爆炸超压服从Gamma分布,其爆炸超压平均值为0.10 MPa;蒙特卡罗模拟结果显示,以超过50%概率区间为例,分岔口处铝粉爆炸超压致管道结构损坏的风险性为85.41%,加入7.5%磷酸二氢铵后,超压对于管道结构的致损风险减小至45%。     

基于全局敏感性的模型更新混合模拟方法

针对混合模拟中数值结构本构参数不确定性,提出了基于Sobol全局敏感性分析的模型更新混合模拟方法,以试验子结构作为参数更新的对比目标.建立常见的钢框架与钢筋混凝土框架模型,推导出其独立本构参数作为更新对象,获得各个参数在地震作用全过程中全局灵敏度系数变化关系,据此进行了参数筛选,制定了核心参数更新与全参数更新两种更新策...     

A probabilistic framework based on statistical learning theory for structural reliability analysis of transmission line systems

This paper describes a novel application of statistical learning theory to structural reliability analysis of transmission lines considering the uncertainties of climatic variables such as, wind speed, ice thickness and wind angle, and of the resistance of structural elements. The problem of reliability analysis of complex structural systems with implicit limit state functions is addressed by statistical model selection, where the goal is to select a surrogate model of the finite element solver that provides the value of the performance function for each conductor, insulator or tower element. After determining the performance function for each structural element, Monte Carlo simulation is used to calculate their failure probabilities. The failure probabilities of towers and the entire line are then estimated from the failure probabilities of their elements/components considering the correlation between failure events. In order to quantify the relative importance of line components and provide the engineers with a practical decision tool, the paper presents the calculation of two types of component importance measures. The presented methodology can be used to achieve optimised design, and to assess upgrading strategies to increase the line capacity.     

基于动力时程分析的模型更新混合模拟方法

为降低混合模拟中边界条件及结构简化与数值结构参数误差带来的精度下降问题,提出基于全结构时程分析的模型更新方法,以全结构动力分析模型取代数值子结构模型,将试验子结构作为参数修正的对比目标。建立常见的钢框架与钢筋混凝土框架结构数值模型,筛选出其独立本构参数作为更新对象,以底层柱的弹性反弯点划分子结构,分别进行4种工况混合模拟仿真试验。研究结果表明：与传统混合模拟相比,该方法有效降低了界面弯矩简化与参数误差带来的影响,采用均匀设计的更新方法有效保证参数更新点的代表性,确保多参数更新识别的准确率,有效提升混合模拟精度;同时验证该方法在不同界面弯矩处理下的稳定性与有效性。