无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用

基于Laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。     

管幕内顶进箱涵前端网格横截面尺寸确定

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。为保证在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中开挖面的稳定性,设计合理的网格横截面尺寸十分重要。根据对网格后端开挖面处的土拱效应分析,采用静力平衡条件与土体的剪切强度条件作为基本控制条件,并结合土体的自稳条件,给出了网格横截面尺寸的合理计算方法,以使网格横截面尺寸设计更加合理,最后以实例说明了具体计算过程。     

基于Delaunay构网的地层2D，2.5D建模

将地质勘探中的钻孔数据抽象为离散点源信息，设计了离散点的二分拓扑数据结构；在此基础上，提出了用三角形表示地层的2D竖直剖面模型与2．5D叠层TIN模型，并采用Delaunay算法构建模型，同时对断层、尖灭等突变信息的处理也作了初步探讨；最后对一些典型地层进行了重构。该模型具有三角网，便于数据存储、处理与可视化等固有优点，其建模方法也体现了充分利用计算机、适于海量数据的特点。     

苏州河水闸工程大跨度箱形底板结构优化设计

针对苏州河河口水闸工程中的大跨度箱形底板设计中遇到的困难,利用三维有限元对底板结构进行计算分析。建立了整体三维有限元模型,通过分析初步计算结果指出本工程底板不宜采用预应力配筋方案。而后将底板从整体模型中抽取出来建立模型,对外侧板厚度、填充混凝土长度及横隔舱室的数量对底板应力水平的影响进行了计算分析,得到这3个参数的最优取值范围。两个模型的计算结果均说明优化后方案在不增加底板自重的情况下极大地降低了应力水平。     

Geoshanghai International Conference

由同济大学、上海市土木工程学会、美国土木工程师学会(ASCE)联合举办的国际会议(GeoshanghaiInternationalConference)将于2006年6月2-4在上海召开,会议主题涉及岩土工程的理论与实践,包括土力学与微观土力学、土动力学与地震工程、深基坑与围护结构、深基础、隧道及地下工程、岩土工程原位测试与监控、地基处理、土工织物、非饱和土力学、环境岩土工程、岩土工程信息化、现代城市岩土工程新技术、工程实录等,论文将以美国ASCE专辑(ASCEGeotechnicalSpecialPublication)的形式发表,并被EI检索。详细信息请浏览网址http://www.geo     

基于水平集坐标的二维压剪节理动态扩展过程无网格法模拟研究

 发展能有效模拟岩体节理拉压破坏动态扩展过程的无网格模拟方法,构造岩体节理张开和闭合接触摩擦行为的无网格法近似函数,采用水平集坐标描述和捕捉节理在扩展过程中的几何信息。当节理张开时,引入断裂线,并采用衍射准则引入位移跳跃项。当节理闭合时,提出类似于Goodman接触摩擦单元的无网格近似函数构造方法,考虑节理面上、下两侧的相对滑动和法向接触。与Goodman单元或以往的无网格模拟不同,本文的接触方法基于材料点而非结点,并与水平集坐标更新算法结合,在处理节理模型生成和动态扩展后的模型更新上更灵活、简便,且具有通用性。通过测试拉剪、压剪破坏单节理和雁行节理的静态和动态破坏扩展过程的算例,验证了本文方法的正确性和有效性。     

非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1～11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。     

隧道层状围岩体变形分析新方法研究

传统离散单元计算方法(包括UDEC和DDA法)适合于求解岩土工程中有较多地质界面的问题,分析层状围岩体或大块体时仍需要离散化为若干小块体,为此增加许多不必要的人工界面,而有限元法等连续性方法并不适合表达有较多非连续面的问题.为此以DDA法为基础,建立无网格法高阶插值的DDA块体模型,原理上即利用无网格插值或近似方法如移动最小二乘法等,以获得离散大块体的复杂位移变形场,遵循原DDA法建立块体系统刚度矩阵、进行动力迭代分析的基本原理,实现无网格法与DDA法内部耦合分析.新方法模型针对层状围岩体,在建模分析上方便直接,数值算例表明对隧道层状围岩体分析结果是合理有效的.     

江中超深基坑与围堰相互作用的分析与研究

某软土超深基坑位于江中,开挖深度达41 m,居国内软土基坑前列。该基坑的显著工程特点是基坑与作为挡水结构的围堰紧邻布置,围堰挡水水头较高,基坑与围堰的相互作用对二者的内力和变形产生很大的影响,是设计必须考虑的关键技术难题。本文应用通用有限元分析软件ANSYS对基坑与围堰进行了共同作用下的平面和空间有限元施工仿真计算,根据计算结果对二者的相互影响进行了分析,从而为工程设计提供了参考。     

双线盾构隧道施工过程相互影响的数值研究

首先针对双线盾构隧道施工特点,建立了考虑切口水压、土体的扰动、盾尾释放位移、盾尾注浆体的硬化效应,能够进行动态模拟的三维弹塑性有限元模型.然后采用该模型进行双线盾构隧道施工过程的数值模拟分析,计算结果与现场监控量测数据做了对比分析,验证了作者所建立的双线盾构隧道施工过程数值模型的适用性,并总结得出近间距隧道的施工中,后建隧道对先建隧道的影响规律,以及后建隧道自身相对与单条隧道时的变化规律.通过对平行隧道盾构法施工不同参数的对比研究表明,隧道间距是控制两隧道相互影响的最主要因素,地层损失率次之,然后是土体弹性模量.而隧道埋深、切口水压、盾尾注浆压力对两隧道相互影响的作用较小.通过对重叠隧道盾构法施工不同参数的对比研究,分别得出了两种开挖类型的重叠隧道相互影响的规律.从减小隧道间相互影响出发,证明了下伏隧道先行开挖优于上覆隧道先行开挖的情况.