基于渗流理论的破损沥青路面结构渗水量计算

路面破损程度对路面渗水量以及路面水损害具有显著影响。基于裂缝渗流理论模拟水渗入路面的情况,建立了含有裂缝和龟裂的路面雨水渗流的数学物理计算模型,并推导出考虑裂缝和龟裂的沥青路面雨水渗流量的理论计算公式。通过分析破损路面的渗水率和渗水量的试验结果可以看出,路面破损（裂缝、龟裂）对路面渗水量的影响非常大,路面设计时必须予以分析考虑。通过计算分析文中建立的两种模型表明：合理地估计路面渗水量应该根据路面的破损程度,如路面裂缝长度、裂缝宽度、裂缝密度、路面龟裂密度和龟裂破损程度来估算路面的渗水量和渗入率;当表面水渗入量一定时,透水性材料的渗透系数越大,则所需要的透水基层厚度越薄,并且在确定路面的厚度后,透水基层厚度的确定,不仅与透水层的渗透系数有关系,而且还要考虑到路面结构整体的强度要求。     

水泥路面裂缝形成机制及破坏条件的非线性描述

首先根据混凝土材料组成的微观颗粒结构，利用分形几何学的基本原理对水泥混凝土路面裂缝分布进行描述，对混凝土弹性模量，配合比和分维数对水泥混凝土路面性能的影响进行了研究和分析，然后建立水泥混凝土路面裂缝形成机制的键渗流模型，应用重正化群理论计算渗流阈值，并由此确定混凝土路面的破坏条件，最后分析了分形，渗流阈值和水泥混凝土路面性能及其破坏条件之间的关系。     

混凝土面板裂缝渗流计算与分析

混凝土面板堆石坝的防渗面板容易产生裂缝,裂缝的渗流状态与形式对坝体安全有着直接的影响.采用岩体裂缝渗流的理论计算方法,结合工程实例对防渗面板裂缝内部的渗流状况及形态进行分析,确定了防渗面板裂缝的渗流状态,为其防渗处理及加固提供了依据.     

不同裂缝形式下沥青混凝土路面内孔压变化规律研究

为了研究车辆荷载作用下沥青混凝土路面中裂缝孔压的变化规律及其对路面质量的影响,基于Biot固结理论及裂隙渗流和流固耦合理论,利用COMSOL Mutiphysics建立沥青混凝土路面结构三维流固耦合模型。对比当车辆移动荷载经过时无裂缝、横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝四种路面情况下沥青混凝土路面的孔隙水压力增长、消散规律和路面形变。数值分析结果表明:相对于横向裂缝,纵向裂缝的存在更有利于孔隙水压力的消散;横向裂缝和交叉裂缝存在时孔隙水压最大,从而加剧了路面的水损害;裂缝对路面形变无显著影响。     

不同排水形式下混凝土路面内孔压规律研究

混凝土路面的早期水损坏一直困扰着我国的道路工程师。为了研究不同排水情况下混凝土路面的抗水损坏能力,基于Biot固结理论及裂隙渗流和流固耦合理论,利用COMSOL Mutiphysics建立混凝土路面结构三维流固耦合模型。对比当车辆移动荷载经过时压实路面(不设置排水层)、表层排水、基层排水3种排水条件下混凝土路面孔隙水压变化增长、消散规律。数值分析结果表明:路面在基层排水的条件下的孔隙水压力最小。说明设置基层排水,对于刚施工完成且未出现裂缝的路面,具有最佳的抗水损坏性能。     

富水区隧道渗流场解析解及合理支护参数

以复势函数和地下水力学理论为基础,引入双极坐标描述等势线,推导由围岩、注浆圈和初期支护组成的富水地区隧道渗流场解析解,获得隧道注浆前后初期支护外水头的水头差公式. 通过与保角变换法、镜像法和数值模拟计算结果对比,验证所提解析方法的合理性. 通过研究隧道注浆圈、初期支护的渗流参数与初期支护外水头、渗水量及水头差的关系,提出隧道结构合理渗流参数的确定方法. 结果表明：减小初期支护渗透系数或增大初期支护厚度都可致渗水量减小且水头增大;水头差随初期支护渗透系数或厚度增大先增大后减小,当水头差处于峰值时,注浆圈能发挥较大的作用,初期支护外水头可以降至全水头的30%±6%.     

地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应

针对地下构筑物改变了地下水渗流条件这一问题,建立三维有限元模型.该模型是地下水渗流与地面沉降计算的一体化模型,采用该模型分析地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应.该方法在地下水渗流计算中考虑三维地下水渗流,在土体固结计算中采用基于Terzaghi固结理论的一维固结方法.结果表明,地下构筑物对地下水及地面沉降的影响程度与构筑物在含水层中的埋置深度及挡水宽度有关.地下构筑物的埋置深度越深,抽水侧水位降深及沉降量越大.构筑物对水流的阻挡宽度越大,对地表沉降的影响越大.     

超高压裂缝性砂岩气层产能预测模型研究

目前国内研究气井产能预测方法有很多种,但针对超高压裂缝性砂岩气井产能预测方法却很少,而且很多预测方法忽律了压力敏感效应对产能的影响.文中根据气层渗流理论和裂缝性压力敏感地层的特性,建立了适合于定压内边界、封闭外边界条件下超高压裂缝性砂岩气层的不定常渗流模型,并推导出了超高压裂缝性砂岩气层的不定常渗流模型的有限差分方程.通过计算确定了压力敏感系数对产能曲线的影响,得到了确定超高压裂缝性砂岩气层压力敏感参数的方法.通过塔里木某气田高压深层气井的实例分析,得到了较好的分析结果,同时也验证该文所建立的超高压裂缝性砂岩气层的不定常渗流模型的正确性.     

大庆火山岩孔隙结构及气水渗流特征

利用CT成像、恒速压汞、核磁共振、铸体薄片等实验技术,对大庆火山岩岩石的孔隙结构和气水渗流特征进行了分类研究.研究表明:大庆火山岩孔隙结构复杂,喉道细小,孔隙易被喉道控制,喉道大小决定储层的渗透性,储集空间可以分为孔隙型、裂缝型、致密型三种类型,不同孔隙类型岩样的储集空间、气水渗流特征明显.大庆火山岩残余水饱和度较高,气水渗流显著特征是裂缝型岩样两相渗流区间小,但在高含水饱和度下,气相仍具备一定的渗流能力,表明裂缝具有较好的导流能力,孔隙型岩样两相渗流区间较大,在残余水饱和度下,气相相对渗透率较高,储渗物性较好;随含水饱和度的增加,两种类型的岩样气相相对渗透率下降均比较快.     

地层裂隙对水源地布井方式的影响

地层裂缝分布对地下水渗流特征有重要影响.本文考虑裂缝渗流的各向异性特征,建立了裂缝性承压含水层渗流双重介质模型,编制了有限元数值模拟程序.通过数值模拟的手段,研究不同裂缝方位、不同连通程度情况下抽水井出水能力和地下水分布特征,得到了一些有益的认识,从而可为各向异性地层水源地布井方式提供理论指导.     

基于室内结构试验的半刚性基层开裂数值仿真

为获得半刚性基层沥青路面结构的力学参数并分析其变化规律,设计并修建了大尺度半刚性基层沥青路面结构室内试槽,采用逐级加载方法进行结构内部应力、应变和模量的分层检测与试验.在试验数据的基础上,建立道路三维有限元模型,验证模型正确后进行了承载板数值仿真试验,分析了超载引起的半刚性基层开裂位置、起裂荷载、裂缝状态、应力强度因子和裂缝类型等问题.结果表明:当交通荷载超过起裂荷载时基层裂缝开始出现,沿路面横向基层层底靠近承载板中轴线位置的单元首先开裂,裂缝在行车荷载作用下进一步向上扩展而形成基层横向裂缝;半刚性基层荷载型开裂主要以I型张开型裂缝为主,应力强度因子大小取决于施加的荷载大小、裂缝长度和模型几何尺寸,应重点从合理设计基层厚度、改进基层材料性能和严格控制超载几个方面减少半刚性基层裂缝的产生.     

半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与防治

半刚性基层沥青路面普遍存在反射裂缝．首先根据西尔斯和不里恩公式计算了半刚性基层中的温缩应力和干缩应力,指出它们是导致基层首先开裂的主要原因,在此基础上运用断裂力学观点阐述了沥青路面反射裂缝的两种开裂模式：剪切型,拉裂型．分别分析了行车荷载与温度荷载造成的不同破坏模式．最后针对影响裂缝形成和扩展的因素提出了3种防治措施,即增加面层厚度,改善基层的温干缩性质,设置应力吸收层．     

路面内部排水系统研究

通过分析路面水损坏的实际情况及国内外研究现状,可知进入路面结构内的水是造成或加速路面损坏的主要原因,设置路面结构内部排水系统有利于防止病害产生,延长路面使用寿命.本文从需要及经济两方面提出了路面内部排水系统的设置条件和设计要求,阐述了目前国内外应用的路面内部排水系统的各种形式,详细论述了开级配粒料、结合料稳定粒料及多孔混凝土排水基层,边缘集水沟管和隔离层等内部排水系统的材料组成,就路面内部排水系统的施工及注意事项予以概要介绍.     

箍筋对钢筋混凝土受弯构件裂缝的影响分析

收集整理了国内外大量配置横向箍筋的钢筋混凝土梁受弯性能试验的裂缝结果,研究了箍筋的设置对钢筋混凝土受弯构件裂缝位置及裂缝间距的影响。分析结果表明,箍筋对裂缝的位置具有导向作用,箍筋间距对裂缝间距有一定的影响。根据试验资料,提出了考虑箍筋影响的平均裂缝间距公式,并在我国规范GB50010-2002裂缝宽度计算模式得基础上,提出了考虑箍筋影响的平均裂缝宽度计算公式。建议公式的计算结果与试验结果符合较好。     

含裂缝沥青路面结构轮载响应分析

采用Abaqus6.10有限元软件建立三维含裂缝路面结构模型,以Coulomb摩擦接触模拟路面裂缝力学行为,对含裂缝路面结构进行标准轮载力学响应分析。计算在标准轮载作用下路面结构顶面弯沉、基层及面层层底拉应力的大小及分布规律。研究表明,在轮载作用下,含裂缝路面结构在平行于裂缝方向的拉、压应力沿深度方向均增大;在轮载靠近裂缝边缘时水泥稳定基层层底出现峰值拉应力,路面结构以平行于裂缝的拉应力破坏为先导;裂缝的存在对弯沉影响很大,降低了路面结构的传荷能力和整体性,路面结构设计应考虑裂缝的影响。     

水平裂缝油藏整体压裂改造数值模拟研究

根据低渗透油藏注水开发的生产特点和水平压裂裂缝的渗流特征,考虑到油藏非均质和各向异性、裂缝导流能力随生产时间的失效性以及不同井网类型等因素的影响,建立了三维油水两相的油藏和水平裂缝渗流数学模型,并构造了模型的高效数值算法.在此基础上研制了水平裂缝参数优化软件,通过计算不同裂缝半径和导流能力对油井产量、含水率、采出程度和最终采收率等指标的影响,优化合理的裂缝参数,用于指导现场的评价和设计工作.     

断裂力学理论在道路疲劳寿命预测中的应用

介绍了疲劳断裂力学中的Paris公式，并将其运用于含反射裂缝的沥青混凝土路面的疲劳寿命预测．对Paris公式中的参数A，n选取方法进行了阐述，通过数据拟舍建立了缝端强度因子与裂缝长度的函数关系，利用数值积分求得了面层疲劳寿命．文中还对疲劳寿命的影响因素：面层模量，面层厚度，基层模量进行了分析。     

预应力混凝土构件正截面疲劳抗裂分析

针对预应力混凝土构件的正截面疲劳开裂机理与静力开裂机理的差异.指出了影响疲劳开裂的两个主要参数,即预应力钢筋的有效预应力值与混凝土抗拉疲劳强度随着重复荷载次数增加而逐渐降低,且其降低的程度不可忽略.在混凝土轴心拉-拉与拉-压疲劳试验的基础上得到了疲劳强度折减系数的计算公式,并推导出考虑了疲劳荷载作用而产生的预应力损失增量的计算公式.指出对于大多数允许出现拉应力而不允许出现裂缝的预应力混凝土构件,混凝土的抗拉疲劳强度折减系数应采用由拉-压疲劳试验得出的结果,不可简单地套用规范取值.最后给出了正截面疲劳抗裂分析的实用验算方法,为预应力混凝土构件的疲劳抗裂设计提供了依据,并可为制订有关设计规范所参考.