碾压混凝土坝弹性力学参数渐变规律分析

受振动碾压和龄期的影响,碾压混凝土坝力学参数具有空间和时间的渐变特性。这些渐变特性导致碾压混凝土坝力学参数的复杂变化,是各碾压层本体和层面的力学参数以及层面厚度难以准确确定的主要原因。本文首先针对碾压混凝土坝各相邻碾压层弹性模量和徐变度差别较小的特点,研究了碾压混凝土坝并层龄期的确定方法;然后考虑碾压混凝土的空间渐变特性,结合复合材料力学串并联模型,建立了典型碾压层弹性计算参数分析模型;进一步利用并层算法,构建了并层体的弹性计算参数分析模型;最后,在碾压混凝土坝并层等效弹性力学参数反分析的基础上,利用粒子群算法,求解出了碾压混凝土坝弹性渐变参数。工程实例表明,本文提出的方法是可行有效的。     

RCC坝层面影响带黏弹塑性流变模型

针对碾压混凝土坝施工层面影响带渐变力学特性，基于坝体层内材料横观各向同性假定，依据复合材料分析思路和串、并联模型理论，建立了碾压混凝土坝层面影响带渐变规律分析模型，并针对其渐变特性，提出了层面影响带厚度、弹性模量以及粘性系数等计算参数的确定方法，揭示了坝体层面影响带渐变力学行为规律；据此研究，建立了相应的黏弹塑性流变分析计算流程，并研制了相应的有限元计算程序。实例表明，提出的碾压混凝土坝层面影响带主要计算参数的确定方法以及建立的黏弹塑性分析模型能客观地模拟大坝结构变化形态，其计算结果与原位监测成果吻合较好，同时，文中所建分析模型可推广应用于常态混凝土坝，尤其是坝基有夹层或断层等变形规律的分析。     

基于层面参数等效的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

受施工、龄期、环境及服役期大坝承受的反复静动荷载等多因素影响,坝体和层面出现不同程度的劣化损伤,碾压层本体及层面物理参数呈渐变特性。针对碾压层内力学参数渐变的特性,提出了相应物理参数的等效算法,且给出了耦合性态参数间的数学转换关系,分析坝体应力场与渗流场相互影响机理,据此建立了考虑层内参数渐变的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析模型,并编制了相应的有限元分析程序。工程实例分析表明,耦合作用致使大坝的渗流场发生改变,坝体的应力较未耦合时普遍偏大,坝踵处的应力集中显著;渗流场与应力场耦合作用激励下的不利因素可为大坝的设计、施工及安全运行提供参考。     

碾压混凝土坝层面影响带黏弹塑性流变模型

针对碾压混凝土坝施工层面影响带渐变力学特性,基于坝体层内材料横观各向同性假定,依据复合材料分析思路和串、并联模型理论,建立了碾压混凝土坝层面影响带渐变规律分析模型,并针对其渐变特性,提出了层面影响带厚度、弹性模量以及黏性系数等计算参数的确定方法,建立了相应的黏弹塑性流变分析计算流程,并编制了相应的有限元计算程序。实例表明,本文提出的碾压混凝土坝层面影响带主要计算参数的确定方法以及建立的黏弹塑性分析模型能客观地模拟大坝结构变化形态,其计算结果与原位监测成果吻合较好。同时,文中所建立的分析模型可推广应用于常态混凝土坝,尤其是坝基有夹层或断层等变形规律的分析。     

碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析

强震作用下碾压混凝土重力坝的动力响应特征和破坏与碾压层的层状性态密切相关。基于碾压混凝土中碾压层与本体混凝土力学参数关系,以及横观各向同性本构模型,利用宏观等效单元建立了地震动作用下含碾压层影响的重力坝等效模型。利用此模型进行了地震作用下的计算,将常态混凝土坝坝体应力与碾压混凝土坝各碾压层间应力进行比较。结果表明,文中的等效单元方法能够反映出强震作用下碾压层特征对结构的动力响应特性的显著影响,并且能够大幅度提高计算效率,节约计算时间和成本。对不同碾压层等效厚度的比较可以看出,当软弱夹层厚度较大时,它对坝体层间应力的影响更为明显。     

基于混沌遗传算法的碾压混凝土坝力学参数反分析

坝体物理力学参数是衡量坝体质量的一项重要指标,如何获取碾压混凝土坝当前实际的物理力学参数是分析和评价大坝安全性态的前提和关键。根据碾压混凝土坝施工过程、压实机理和层面特性等,将碾压混凝土坝力学参数识别反问题作为优化问题处理,系统地研究并建立了碾压混凝土坝变形力学参数反分析理论和方法。为克服传统遗传算法的早熟缺点,在处理优化问题时引入混沌遗传算法,并应用混沌遗传算法对某碾压混凝土坝的横观各向同性变形参数和渐变参数进行了反演。最后将横观各向同性模型与参数渐变模型计算值和实测值进行对比分析,验证了反分析理论和方法的正确性,同时也说明了参数渐变模型的合理性和正确性。     

基于细观尺度模型的碾压混凝土 重力坝力学分析研究

碾压混凝土具有不同于常态混凝土的材料力学特性,传统的宏观力学模型难以揭示其内部力学行为。文章利用细观力学、统计学和有限元理论等相关理论和方法,以辽宁猴山水库碾压混凝土重力坝为例,建立基于细观尺度的碾压混凝土大坝受力分析方法,并对大坝的层间结合面进行等效分析,认为层间结合面为大坝坝体的薄弱环节,而碾压混凝土层厚度的增大有利于水平切应力的增加,对保证大坝安全更为有利。     

龙滩碾压混凝土重力坝及其防渗面板的应力分析

采用可以描述岩体弹性和弹塑性变形的等效模型一多层结构模型，模拟碾压混凝土的应力应变关系，据此对龙滩碾压混凝土坝及防渗面板在3种工况下的受力状态进行了计算，计算结果表明，坝体及坝基内的应力分布合理，防渗面板工作状态良好。     

基于损伤理论的碾压混凝土坝层面影响带流变模型

针对碾压混凝土坝层面影响带力学渐变特性及其对大坝变形显著影响的问题,基于损伤力学理论,深入研究了施工层面的变形特征及规律,建立了施工层面各向异性蠕变损伤分析模型.结合工程实例进行研究表明,所建模型计算结果与原位监测数据分析成果吻合较好,从而验证了该模型的合理性和科学性.提出的分析方法还可推广应用于常规混凝土,特别是坝基内断层和夹层岩体等变形分析.     

碾压混凝土重力坝应力分析方法研究

分析了碾压混凝土的结构特性，在建立有限元等效模型的基础上，提出了求解碾压混凝土坝层问软弱夹层应力的方法-夹层法，可以方便地模拟坝体层面的连续、滑移及开裂等状态。通过实际工程的计算，验证了此方法的可靠性。     

软弱岩体蠕变模型辨识与参数反演

压缩蠕变试验是了解岩体蠕变力学特性的重要手段。通过对大岗山水电站坝区软弱岩体现场压缩蠕变试验资料的分析,揭示坝区软弱岩体具有瞬时弹性变形、减速蠕变和弹性后效特性。通过对各种流变组合模型的辨识,确定采用广义开尔文模型来反映坝区软弱岩体的压缩蠕变特性。根据辨识的蠕变模型推导出了刚性承压板边缘岩体表面的压缩蠕变变形计算公式,据此采用优化反演法获得了坝区软弱岩体的瞬时弹性模量、黏弹性模量和黏滞系数等蠕变参数,从而为坝区边坡加固设计和稳定性分析提供了重要的岩体流变参数资料。     

水泥土-土复合试样的动力特性

通过动三轴试验研究了水泥土复合试样的动模量和阻尼比的变化规律，着重研究了置换率和围压的影响，提出了一种简单实用的计算复合试样动模量和阻尼比的方法，并给出了由试验确定的归一化公式。通过本文的研究可以得到下列结论：复合试样的动弹模量E、阻尼比D和应变水平ε的相关曲线与纯黏土的有关曲线形状基本一致，只是在相同应变时数值大小不同；经过置换后，复合试样的最大动模量比纯黏土的最大动模量提高，而阻尼比减小；在相同的应变水平下，随着围压的增大，动弹模量增加而阻尼比减小；围压较小时，置换率对最大动模量的影响更加显著，当置换率较小时，围压对最大动模量的影响更加显著。研究结果对水泥搅拌桩复合地基动力特性参数的选取提供了有用的参考。     

超长单桩轴向刚度的计算及其影响因素

采用弹塑性荷载传递函数，以解析法推导了与桩顶荷载-桩顶沉降整个关系曲线上相对应的单桩轴向刚度计算式，分析了桩长、桩径、桩的刚度系数、桩端土弹性模量与桩周土弹性模量之比和桩周土泊松比等因素对超长单桩轴向刚度的影响后表明，只有桩长、桩径及桩的刚度系数对超长单桩轴向刚度的影响较大。     

上埋式涵洞顶部垂直土压力的塑性分析

涵洞上覆土体采用非线性应力应变关系——简化的双曲线模型、地基采用线弹性模型，利用力的平衡和变形协调条件对上埋式钢筋混凝土涵洞顶部土压力进行探讨，所得洞顶垂直土压力的计算公式包含涵洞尺寸、上覆土体厚度、地基和填土性质。结果表明：上等沉降面的高度随填土厚度和地基弹性模量的增大而增大；洞顶土压力系数随填土厚度的增加呈现先增后减的趋势，     

生长单元在碾压混凝土结构仿真计算中的应用技巧

在碾压混凝土薄层碾压施工仿真分析中,为提高计算效率,通常采用包含多层材料的层合单元,其中生长单元是浇筑仓面逐渐生成层合单元的过渡形态。由于早期混凝土温度和弹性模量对龄期非常敏感,各碾压层混凝土的性能差异较大,因而采用常规双线性形函数描述生长单元会在有限元计算中产生误差。基于此,提出了生长单元的分段形函数方法,以解决因早期各层混凝土性能差异大而导致的计算精度不高的问题。此外,随着浇筑仓面的变化,生长单元的形状和参数应进行动态调整,本文提出了生长处理技术,包括散热边界的搜索与替换、新增层节点的初始值重置、新老混凝土的单元连接等。通过算例分析,验证了本文分段形函数方法对生长单元的计算精度有较大改善,生长处理技术提高了生长单元的应用范围,可供相关研究参考。     

不同龄期混凝土断裂试验研究

为探究不同混凝土的双K断裂参数和材料基本参数(抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量)的内在联系,开展了龄期为2,3,7,21,28,60,90 d混凝土的力学性能试验及三点弯曲梁断裂试验,分析了不同龄期混凝土的力学性能与断裂性能。结果表明:混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量与双K断裂参数随龄期的变化趋势基本一致;各个龄期混凝土的双K断裂参数与材料基本参数近似满足双线性关系。以材料基本参数作为输入参数,借助扩展有限元软件模拟不同龄期试件的断裂过程,得到各个龄期下的P-CMOD曲线及双K断裂参数计算值,与实测结果对比,两者吻合良好。     

软黏土地基一维固结的概率设计

将概率统计理论引入软黏土地基一维固结问题的分析中，提出了软黏土地基一维固结概率设计系数法。该方法用设计系数将软黏土地基一维固结概率设计与常规设计联系起来。竖向固结系数的设计值等于其标准值与设计系数的乘积，或者等于其均值与中心设计系数乘积。推导了竖向固结系数为对数正态分布和伽玛分布时设计系数的计算公式，并据此研究了设计系数的变化规律。中心设计系数是竖向固结系数变异系数的减函数，而是失效概率的增函数。研究了竖向固结系数标准值的计算方法。为便于工程查用，提供了设计系数图表。给出了软黏土地基一维固结概率设计的一般步骤，并用算例说明了该法在实际工程中的应用。     

矩形顶管施工引起地表隆起变形因素分析

以全国最长的大截面矩形顶管综合管廊工程为背景,研究矩形顶管施工过程中引起地表隆起变形的因素。采用弹性力学mindlin解为理论分析工具,将影响地表隆起变形的因素分为地层参数、设计参数和施工参数。地层参数包括土体泊松比和压缩模量;设计参数包括顶管断面尺寸、隧道埋深和后续管节的断面尺寸;施工参数包括顶管机顶进速度、正面附加推力、顶管机的摩擦系数和管节的摩擦系数。经过分析得到以下结论:(1)该工程地表隆起最大值达到29 mm,随后回落到15 mm并保持稳定,纵向隆起范围为20 m;(2)地层参数中,土体泊松比与地表隆起变形成正比,泊松比每变化0.1,地表隆起变化10 mm,土体压缩模量与地表隆起变形成反比;(3)设计参数中,顶管断面尺寸与地表隆起变形成正比,顶管机宽度每变化1 m,地表隆起变化3 mm,隧道埋深对地表隆起变形最大值不产生影响;(4)施工参数中,正面附加推力、顶管机的摩擦系数和后续管节的摩擦系数与地表隆起变形成正比,顶进速度只影响隆起值出现的时刻,而对隆起值的大小不产生影响。     

泥沙起动条件分析及推移质输沙率公式

基于床面均匀泥沙颗粒相对位置关系,确定了瞬时作用流速及有效作用高度,建立了平坡泥沙起动条件与床面泥沙暴露度的关系.从理论上分析得到,泥沙跃移起动要求水流条件最高,滚动起动及滑动起动取决于泥沙颗粒的暴露角,且暴露角 θ 不随拖曳力系数CD和上举力系数CL的变化而变化.当暴露角 θ 小于42.8°时,泥沙更易于滚动起动;当...     

新疆达坂隧洞TBM滚刀失效与围岩的对应关系

根据全断面掘进机在新疆达坂隧洞掘进过程中滚刀的实际消耗情况及更换滚刀频次的观测与统计结果,定性分析了在不同围岩条件下TBM滚刀失效和滚刀更换频次的变化规律及影响因素,为TBM施工滚刀及配件的储备和工程成本控制提供了一定的参考依据.