库水对高面板堆石坝动力反应的影响

采用基于势流体理论的坝水流固耦合有限元分析方法,研究高面板堆石坝坝水动力耦合系统的动力反应特性,对库水模拟长度、上游坝坡坡度、两岸坡度和地震加速度等要素进行敏感性分析,探讨库水分布规律及对高面板堆石坝动力反应的影响.结果表明:由于库水的存在,坝体的自振频率有所降低;坝面动水压力中部大四周小,沿坝高大致呈抛物线分布,计算模型中"库水长度"取3倍坝高可满足精度要求;河谷几何特性对坝体动力反应有较为明显的影响;动水压力随上游坝坡坡度的减缓而变小,两岸岸坡和上游坝坡对大坝加速度反应的影响规律相似;地震峰值加速度对坝库耦合系统动力响应影响显著.     

基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟.建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性.结果表明:库底...     

饱和土中球形沼气池的动力响应

采用解析方法研究饱和土中球形沼气池的频域响应.将土体视为流固两相介质,饱和土体的动力学行为采用Biot理论模拟,建立具有球形沼气池饱和土体的动力方程.通过引入势函数,得到饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式.将模具结构视为均匀弹性介质,根据弹性理论,推导模具结构的位移和应力解.根据土体和模具结构接触面以及模具结构内边界的连续性条件,确定待定系数的具体表达式.与单相土中球形沼气池动力响应的结果、有无模具结构的结果、有限元方法、边界单元法进行对比分析.考察饱和土和模具结构各参数对位移和孔压幅值的影响,结果表明：流体压缩性系数对响应幅值的影响与接触面的孔隙水渗透性有关;边界透水情形下流固耦合系数对系统动力响应的影响远大于不透水情形下的系统动力响应.     

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.     

Hardfill坝横向地震反应分析的剪切楔法

基于一维剪切楔理论,导出Hardfill坝自振频率和振型的计算公式,并采用一个简化等效体系计算动水压力引起的坝体自振频率和振型的变化.在此基础上,利用反应谱法计算Hardfill坝的地震动力反应.通过算例分析,比较剪切楔法与有限元法计算所得坝体自振特性,论证剪切楔法计算坝体地震动力反应的适用性和准确性.     

水下盾构隧道联络通道地震响应分析

基于有效应力动力分析法,建立广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道主隧道、联络横通道及地层相互作用的三维模型,采用Byrne模型描述地层的动力特性,对模型分别输入横向和纵向地震波,研究主隧道结构及主隧道与联络横通道交叉部位的动力响应特征,重点分析了两种地震波对地层孔隙水压力以及隧道交叉结构受力变形的不同影响.计算结果表明:在纵横地震波作用下,地层孔隙水压力变化规律基本相同,隧道顶部地面粉细砂层发生液化,但对隧道结构影响较小;地震波入射方向对结构振动响应影响显著,横向激振对交叉结构受力变形的影响大于纵向激振;两种地震作用下结构所受的最大压、拉应力未超过强度容许值,结构抗震满足要求.由于地震作用过程中,隧道顶部土层有效应力降低较大,为防止主体结构上浮,建议对该土层进行加固处理.     

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.     

饱和多孔弹性Timoshenko梁动力响应的广义多辛数值实现

采用广义多辛数值算法研究不可压饱和多孔弹性Timoshenko梁的流固耦合动力响应特性,构造梁动力响应方程的广义多辛形式,给出其Preissmann Box离散格式及各种广义多辛局部守恒律误差离散格式。数值模拟两端可渗透多孔弹性Timoshenko悬臂梁的动力响应过程,并分析其动力响应特性。发现两相耦合作用系数增大,梁各横截面的孔隙流体压力等效力偶、固相挠度和固相有效应力达到稳态值所需的时间缩短;梁长细比增大,所需时间加长,且挠度稳态值越接近相应经典单相弹性Euler-Bernoulli梁的静挠度值;随时间的推移,梁固相骨架承担所有外荷载,孔隙流体压力等效力偶最终将为零。表征耗散效应的参数取值减小,各种广义多辛数值误差的数量级也减小。     

基于ANSYS的重力坝地震动力有限元分析

对某混凝土重力坝进行了二维和三维静力分析,三维有限元实体单元模型分析结果为应变小、拉力小、压力大,而二维有限元应变单元模型分析结果为应变大、拉力大、压力小.采用响应谱方法和三维实体模型分析了重力坝的动力特性和地震响应,最大地震动位移出现在坝顶上游侧,坝体的轴向中心附近处出现过大的应力集中,坝体轴向中心顶部的扭转变形以及静水压力作用对水平动位移和竖向动位移也有影响.     

输水隧道二维地震反应分析

为研究软土中的浅埋输水隧道由于内部水体的作用使其动力特性与一般的交通隧道有所不同.在考虑介质的辐射阻尼的情况下,采用流-固耦合的分析方法分析一穿越河底的大管径输水隧道二维平面应变的地震反应,同时讨论其水体晃动、阻尼系数、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布、围岩和衬砌的非线性及衬砌的厚度对衬砌的地震响应的影响.结果表明:在满水且无内水压力的情况下,流体对隧道衬砌的地震反应影响不是很大;但其水体晃动、辐射阻尼、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布和围岩非线性及衬砌的厚度,对衬砌的地震反应有很大的影响;并且随着内水压力的增加,其地震反应趋于剧烈.     

拱坝气幕隔震的三维动力有限元技术研究

地震发生时坝体和库水之间相互耦合,产生动水压力,而动水压力又反作用于坝体,提出采用气幕隔震技术消减动水压力,以提高拱坝抗震性能。用流固耦合理论,建立了坝体-气幕-库水隔震的三维有限元分析模型,研究了气幕隔震的减震机理和隔震效果。对拱坝进行三维动力有限元数值仿真分析,结果表明,气幕隔震对动水压力反应、加速度反应均有显著影响,尤其是动水压力,气幕可使动水压力减少约65%效果。另外,对坝面动水压力典型分布进行了分析。     

上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应

将路面板作为三维弹性体,建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型,对移动荷载作用下路面板-饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析.将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了饱和弹性土介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下饱和弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性,研究了荷载速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响,研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力响应分析提供参考.     

基于粘弹性边界的河床式厂房地震动力响应分析

为分析河床式厂房在地震过程中的动力反应,评价其抗震安全性并找到其抗震薄弱部位及探讨地基辐射阻尼对厂房结构动力响应的影响,运用三维非线性有限元技术,对某厂房在地震过程中的动力反应及抗震安全性进行精确计算分析.其中采用粘弹性边界考虑地基辐射阻尼影响,采用流固耦合的方式考虑水体的作用.计算结果表明:河床式厂房动力响应受顺河向地震作用明显;上部结构动力响应大于下部结构;厂房上游部位动力响应大于靠下游部位:上游排架柱拉、压应力最大达到4.53、-5.58 MPa.同时,将计算结果与无质量地基方案计算结果进行对比得到:考虑地基辐射阻尼能有效降低河床式厂房的地震动力响应,最大降幅可达64.36%.     

考虑吸附作用的各向异性煤体有效应力

基于Carroll的各向异性孔隙介质有效应力公式,引入吸附气体相的影响,推导了考虑界面吸附作用的各向异性介质有效应力表达式;根据界面热力学的基本理论,在考察固相、气相、界面吸附相及系统能量方程基础上,分析了固相应力与孔隙压力及表面势的关系,推导了吸附作用影响下固相体积压缩系数的表达式;依据羊渠河矿煤样的试验数据,计算了不同气体压力条件下的固相体积压缩系数,计算结果表明:吸附作用使得固相压缩变形和煤体有效应力减小,在孔隙压力较低时吸附作用效应更加显著.     

地震作用下尾矿库振动台试验研究

采用大型震动台模型试验对拟建尾矿库动力响应进行研究。模型采用1∶300比尺进行制作,堆积坝采用拟堆筑尾矿砂制备。通过选择不同地震波类型、不同激励方向、不同台面加速度、不同含水率,探讨地震作用下尾矿库模型动力响应规律。结果表明:地震动力响应影响因素较多,且相互影响,各影响因素间存在显著相关关系。地震作用下坝体响应不仅与所选地震波类型、加载方向有关,同时还与堆坝高程、矿砂含水率有关。同种地震波类型,垂直于坝轴线(Y方向)方向地震响应较平行于坝轴线(X方向)方向强烈。不同台面加速度,坝体动力响应不同,输入台面加速度水平越高,动力响应越强烈。随着尾矿含水率的提高,坝体变形逐渐增大。该研究成果为拟建尾矿库抗震设计提供参考。     

长河坝高土质心墙堆石坝抗震安全性研究

采用三维非线性有限元技术,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及覆盖层采用考虑围压效应的Hardin-Drnevich模型,采用可以考虑围压效应的残余体应变及残余轴应变计算公式对坝体永久变形进行计算.计算结果显示:大坝在地震过程中产生了较为明显的地震动力反应;坝体顶部产生了较为明显的地震永久变形,最大震陷140.6cm,为最大坝高的0.59%;在30s的计算时长中大坝上、下游坝坡稳定安全系数小于1的累积时刻分别为2.56s和2.76s;坝顶以下45m范围内上游反滤层动强度安全系数小于1.根据计算结果提出了相应的建议,供工程设计参考.     

火电厂粉煤灰的动力特性与灰坝平面有效应力动力分析

本文研究了粉煤灰的动力性质,进行了灰坝的平面有效应力动力计算。得出了动剪切模量、动阻尼比的计算公式和动孔隙水压力数学模型,建议了一个计算灰坝地震反应的有效应力法。该法不仅能考虑动剪应变与动力特性的非线性关系,而且还能够考虑动孔隙水压力的增长对土体的软化作用,能够求出地震过程中坝的加速度、动应力、动应变、动孔隙水压力随着时间的发展及液化的开始和发展的过程。     

接触热阻对双层饱和孔隙地层动力响应的影响（英文）

多孔介质广泛存在于各类地球物理环境和工程应用中。由于双层饱和孔隙地层接触面间接触热阻的存在,接触面间会产生显著的温度差异。本文尝试对考虑接触热阻和弹性波阻抗效应的双层饱和孔隙地层的热-水-力耦合动力响应进行研究。采用算子分解方法求得简谐热力荷载作用下双层饱和孔隙地层的热-水-力耦合动力响应的解析解;通过与现有解的对比验证该解的正确性。此外,对接触热阻、热传递系数、孔隙比对双层饱和孔隙地层热-水-力耦合动力响应的影响开展了系统分析。结果表明,随着接触热阻的增大,位移、孔隙水压力和应力大小都逐渐降低,且温度跃变现象在地层接触面上表现的更为明显。     

库水-重力坝-无限地基系统地震响应分析

为了分析库水以及无限地基辐射阻尼对库水-重力坝-无限地基系统的地震响应影响,通过比例边界有限元法、有限元法以及无限单元法计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应.基于SBFEM计算上游坝面库水压力,利用无限单元法分析无限地基辐射阻尼的影响,以Koyna重力坝为研究对象,给出了重力坝在不同地基弹性模量条件下地震位移时程以及应力的响应,随着地基弹性模量的增加,坝体响应增加.与无质量地基模型的计算结果进行对比,考虑无限地基辐射阻尼的计算结果较小.