堆石微裂缝扩展规律及其影响因素

根据岩石亚临界裂缝扩展理论,筑坝堆石料中微裂缝的扩展导致了堆石颗粒的破碎。借鉴Oldecop和Alonso等提出的关于堆石料长期变形特性微观机理,分析了堆石裂缝的扩展规律,探讨裂缝面上的应力、颗粒及所含裂缝的几何特征、相对湿度等因素对应力强度因子、裂缝扩展规律的影响。研究表明初始裂缝长度与颗粒半径之比α和裂缝面上应力σ^*_i是影响裂缝扩展的主要因素,初始裂缝越长、裂缝面上应力越大,裂缝扩展至颗粒破碎的时间越短;较大的相对湿度环境可加速裂缝扩展的进程,但影响有限;α和σ^*_i在一定变化范围内,从加载到裂缝扩展至颗粒破碎的时间可以从1 min到上百年,说明堆石的颗粒破碎是不断发生的动态过程。     

基于黏着滑动耦合动力分析的Newmark滑块位移法

基于摩擦滑移结构的抗震机制,在动力响应分析中考虑塑性滑动位移与加速度响应之间的关联性。当滑动体发生滑动时,将滑动加速度作为附加惯性荷载直接引入动力平衡方程的右端荷载项,联立滑动体底部的平衡方程,利用振型叠加法确定滑动时刻滑动体的响应加速度和滑动加速度,进而利用Newmark滑块位移法得到该时刻滑动位移增量和累计滑动位移,直至地震结束。利用上述方法对Wartman振动台试验中所采用的可变形土柱进行动力响应分析,加速度响应和滑动位移结果均与Wartman的试验结果较为一致。最后,借助重力墙挡土结构对处于共振状态下基于上述算法和传统解耦算法墙体的动力响应和滑动变形结果进行比较。计算结果表明,塑性滑动位移和动力响应之间的关联性对滑动体动力响应幅值和滑动变形均具有显著的影响,忽略两者关联性的解耦算法在滑动方向上的响应加速度幅值和累计滑移量与基于上述算法的计算结果存在较大差异,累计滑动位移和加速度的卓越周期为上述算法的2倍左右,计算结果较为保守。     

基于蚁群算法的复合形法及其在边坡稳定分析中的应用

首先将基于排序的路径选择方法引入基本蚁群算法 ,并用之于连续变量的优化问题和边坡的最小安全系数搜索 ,结果发现对于设计变量较少的数值优化问题和简单边坡的最小安全系数搜索问题 ,该蚁群算法可以找到全局最优解或比较接近全局最优解。但对于复杂边坡的最小安全系数搜索问题 ,该蚁群算法很容易陷入局部最优。另外复合形法对于不同的初始复合形也会得到不同的最小安全系数 ,利用本文提出的基于最小海明距离的替换准则将蚁群算法得到的局部最优解替换掉初始复形中的一个顶点 ,则复合形法容易找到全局最优 ,成为一种全局搜索能力很强的优化算法。     

基于热力学的砂土不排水统一模型

在传统的土力学中，经常假定剪胀与应力比η存在惟一关系，这与松砂剪缩、密砂剪胀的试验结果不相符，也无法用一种统一的模型模拟无黏性材料在不同初始密度和固结围压条件下的不同特性。另一方面，德鲁克公设不能普遍适用于土体的各种应力、应变情况，需要有新的能量机制作为本构模型的基础。热力学第一定律和第二定律作为自然界普遍适用的规律，能够用来描述能量耗散。在临界状态模型的框架内，将状态依赖剪胀和热力学本构模型结合起来，既考虑剪胀对变形历史中材料内部状态的依赖，又由模型的热力学基础保证屈服面和剪胀函数的协调。通过计算，验证这种状态依赖的热力学模型，结合提出的硬化规律，可以用一组统一的模型参数模拟砂土在不同初始密度和围压下不排水剪切的不同反应。     

混凝土面板堆石坝高趾墙动力性态计算研究

采用三维非线性动力有限元方法，对甘肃海甸峡水电站的面板堆石坝和高趾墙的动力反应特性进行计算研究．详细分析了高趾墙的动力应力变形规律，论证了该设计方案高趾墙布置的合理性。     

堆石料的湿化变形模型

堆石料的湿化变形严重影响心墙堆石坝初蓄水时的安全。通过分析堆石料单线法湿化试验数据发现,堆石料的湿化应力水平与湿化轴向应变成双曲线关系,但也有学者认为是指数函数关系,通过比较发现双曲线关系表述更佳。分析大量单线法试验数据发现,湿化过程中体积应变增量与轴向应变增量的比值保持不变。由此并根据非线性弹性理论,提出了一个堆石料的湿化本构模型,给出了湿化割线模量与湿化泊松比的表达式。与改进的沈珠江湿化模型比较,该湿化模型与试验数据拟合的更好。研究显示,采用传统Prandtl-Reuss流动法则计算得到的湿化应变在高湿化应力水平下偏小。     

基于强度折减理论的坝坡破坏标准研究

采用强度折减技术计算糯扎渡心墙堆石坝的安全系数，为强度折减技术进一步应用到高坝工程提供一定的理论依据。分析当前采用的各种土坡稳定破坏标准的优缺点，并提出用综合位移的数值与角度来判断坝坡是否破坏，以糯扎渡工程为例进一步说明此种判据具有一定的合理性。