基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

基于奇异谱分析的滑坡变形预测

以三峡库区某滑坡GPS位移监测时间序列为例,采用奇异谱分析对原始序列进行趋势项分离,得到有效分量,并建立二阶差分-指数平滑预测模型。结果显示,采用奇异谱分析处理序列预测的误差平方和(SSE)为385.23,平均绝对误差(MAE)为7.50,均方误差(MSE)为3.93,平均绝对百分比误差(MAPE)为3.44%,均方百分比误差(MSPE)为1.79%,5项指标相对未处理序列预测结果全面占优。可见,奇异谱分析为滑坡变形时间序列的预测提供了一种有效的预处理方法。     

强降雨条件下隧道洞口边坡开挖渗流特征以及支护方案研究

针对数值模拟软件难以模拟分析强降雨过程中隧道洞口边坡开挖渗流场分布的问题,依托某隧道洞口边坡工程,对FLAC^3D软件中的FISH语言进行二次开发,确定降雨渗透过程中不同饱和状态下土体渗透系数值并实时更新降雨入渗的边界条件,分析了不同降雨时长情况下不同支护方案隧道洞口边坡孔隙水压力、基质吸力分布以及安全稳定性。结果表明,历经24 h强降雨,原边坡和采用抗滑桩+锚索支护的边坡表面土体均达到饱和状态,即从坡脚至坡顶浸润线形成贯通;而采用台阶型放坡+锚杆支护的边坡仅在坡脚至边坡二级平台处的表面土体达到饱和状态;降雨过程中采用抗滑桩+锚索支护的隧道洞口边坡与原边坡安全系数的变化规律较为一致,安全系数均为先快速降低后逐渐趋于稳定,直至安全系数达到1.2;而采用台阶型放坡+锚杆支护的边坡安全系数降低幅度较小,其值基本保持在1.8以上;在选择隧道洞口边坡工程扩建方案时,从隧道洞口边坡工程开挖支护方案的安全系数、土方开挖量、总投资等多个角度考虑,抗滑桩+锚索支护方式优于台阶型放坡+锚杆支护方式。     

基于ABAQUS的特殊双排桩支护结构三维有限元模拟

由于支护空间受到限制等原因,工程中出现了只有后排桩挡土的特殊双排桩支护结构,和前后排间有土体的一般双排桩支护结构明显不同。为了探讨特殊双排桩的支护效应,运用大型有限元软件ABAQUS对其进行模拟分析,详细说明了使用ABAQUS模拟双排桩支护基坑开挖的关键步骤,并给出地应力平衡的相关原理。通过对实际工程的模拟,得知一般双排桩与特殊双排桩的内力分布及变形特征基本呈相反形式,相同条件下,一般双排桩的支护效果要优于特殊双排桩。笔者分析了特殊双排桩支护结构内力分布及变形的空间效应,并提出优化靠近坑角处支护结构设计的措施。     

基于FLAC3D二次开发的连续强降雨工况路堑高边坡支护效果研究

针对FLAC^3D软件不能高效模拟分析连续强降雨工况下公路路堑高边坡孔隙水压力分布情况和支护治理后稳定性的问题,以广西百色市隆林各族自治县进城大道的路堑高边坡工程为依托,在连续强降雨工况下,结合边坡土体的土水特征曲线函数、非饱和土与饱和土渗透系数之间的关系,建立非饱和土渗透系数与基质吸力之间的函数关系,利用FISH语言对FLAC^3D软件进行二次开发,并对路堑高边坡进行流固耦合分析。结果表明,连续强降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.23降至1.15,导致路堑高边坡在第四级平台处发生局部滑坡,并有继续滑坡的趋势; 采用放坡+锚杆支护能够有效降低路堑高边坡负孔隙水压力值,同等降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.15增加至1.43。     

CDM法加固高桩码头岸坡离心模型试验研究

高桩码头是码头常用结构型式之一,因其适用于软土地基而在众多河口、海岸地区广泛采用。然而高桩码头在后方软土地基自重及堆载的作用下会产生明显的侧向变形,给码头结构造成严重的损伤。通过离心模型试验研究了采用深层水泥搅拌法(CDM)加固情况下,码头后方在堆载作用下岸坡变形机理、高桩码头承载及变形模式,进而研究加固体对高桩码头岸坡变形的影响。研究结果表明：经CDM加固后,加固体起到了挡土墙的作用,使岸坡水平位移减小,坡顶隆起量增大,但加固体下部侧向膨胀变形增大;综合来看,CDM法加固使高框码头承载力得到显著提高。     

混杂纤维混凝土研究现状

混杂纤维混凝土于20世纪70年代首次提出,随后因其优异的力学性能和更合理的经济效果蓬勃发展。目前,混杂纤维混凝土在道路、桥梁、机场跑道、大跨结构等实际工程中拥有广阔应用前景。主要综述了混杂纤维混凝土基本力学强度、高温后力学性能、冲击及疲劳性能等力学性能,并对其抗碳化性能、抗裂性能、抗渗性能、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性能等耐久性能研究进行了相关介绍。最后,结合目前混杂纤维混凝土研究现状,进一步提出了其研究方向。     

一类双排桩支护结构内力计算

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构,国内外目前尚无此类双排桩支护结构内力计算方法。针对这类双排桩,把前后排桩看作是竖放的弹性地基梁,用土弹簧模拟基坑开挖面以下的土抗力,根据弹性地基梁的挠曲微分方程对双排桩进行分段,建立各自的内力方程。利用幂级数法结合桩端边界条件求出开挖面以下桩身的内力及变形,然后由连系梁中间截面的变形协调条件,建立力法方程,求解出连系梁中间截面的内力,进而求出前后排桩各截面的内力。结合工程实例对这一类型式的双排桩支护结构进行计算并与实测值作对比分析,提出对这一类双排桩支护结构设计有参考价值的建议。     

基于拓扑结构与粒子变异改进的粒子群优化算法

为使粒子群优化算法(PSO)优化过程的多样性与收敛性得到合理解决,以提高算法优化性能,基于种群拓扑结构与粒子变异提出两种粒子群改进算法RSMPSO和RVMPSO.改进算法将具有信息定向流动的闭环拓扑结构与星型拓扑结构或四边形拓扑结构相结合,促使粒子在前期寻优过程中具有较高的多样性,保证搜索的广度,而在后期满足粒子群的整体收敛性,保证寻优的精度.同时,将布谷鸟搜索算法(CS)中的偏好随机游走变异策略引入改进算法中,增强粒子跳出局部最优的能力.对标准测试函数的仿真实验表明,所改进的PSO算法与其他6个对比算法相比不仅操作简单,优化精度高,而且在算法收敛性及稳健性方面都有着更出色的表现.     

不同应力路径下岩石能量耗散研究现状及分析

深部岩体在受力破坏过程中,能量耗散是引发岩石损伤、破坏的内在动力,可能导致岩爆等动力灾害,因此不同应力路径下岩石能耗问题的研究越来越重要。结合文献,对岩石在不同应力路径下的破坏过程中能耗问题的研究进行总结,表明：仅考虑一维应力条件下岩石破坏过程中的能耗问题是不全面的,需深入分析多维应力条件下岩石的能耗规律;能量耗散反映岩石微裂纹闭合演化程度,通过能耗判断岩石损伤特性是一种有效可行的方法;循环加卸载路径下的能耗演化工作量不足。而层状复合岩石是岩体结构的薄弱环节,对岩体稳定性具有重要影响,有必要进一步对其动力学特性及能耗规律展开研究,以正确综合评价岩石破坏的力学特性。