鲤鱼潭大坝坝料动力参数反演

采用现行的室内外试验方法确定的土石料动力参数是否符合实际是人们关心的问题之一。提出了一种基于坝体加速度峰值和反应谱的土石坝坝料动力参数反演方法。利用鲤鱼潭大坝在集集地震中的加速度响应信息,反演了坝料的动力参数。结果表明,该方法是可行的,计算精度可满足实际工程要求。研究表明室内动三轴试验得到的坝料最大动剪模量系数K的值偏小,应予以修正。     

改进复合形法及其在边坡稳定分析中的应用

基本复合形法寻优考虑了复形顶点目标函数的改进,但忽略了保持复形顶点的多样性,从而有可能使算法易陷入局部极优．为此,进行了以下改进：对每个顶点构造寻优直线,即该顶点与其余顶点几何中心的连线;在该直线上寻找该顶点的改善点并替换掉该顶点构造新的复形;在构造的多个新复形中,选择多样性最强的新复形作为本次迭代产生的复形;如此迭代直至没有新的复形产生．顶点多样性采用复形相似距度量．通过对1个复杂边坡最小安全系数的搜索证明,这些改进措施是有效的．     

禁忌鱼群算法及其在边坡稳定分析中的应用

构造了一种两点禁忌寻优算子以避免寻优过程中的迂回搜索,并用它模拟鱼群中单条鱼的追寻历史最优鱼、追尾、群聚三种行为,采用遗传算法中非均匀变异算子模拟单条鱼的觅食行为,鱼群中各个体通过这四种行为进行交流、合作从而形成了一种禁忌鱼群算法。将该算法应用于两个复杂土坡的最小安全系数搜索中,并同基本鱼群算法的计算结果进行了比较,结果证明禁忌鱼群算法具有搜索高效、适于约束优化问题求解等特点。     

考虑堆石料颗粒形状的大三轴数值模型构造

离散元数值试验是研究堆石料力学特性的重要手段之一。堆石料颗粒形状不规则且粒径跨度大,很难形成既考虑颗粒形状,又满足实验室级配和孔隙率要求的离散元数值试样。在研究傅里叶描述符对颗粒延伸率、纵横比、扁平度等形状描述指标影响的基础上,构造了一系列不规则形状的细观堆石颗粒。结合离散元方法,采用Ｃｌｕｍｐ－ｂａｌｌ混合的落雨式分层过压建模法构造了大三轴数值模型。结果表明,构造方法更接近实验室制样过程,数值模型满足室内试验级配和孔隙率要求,为研究颗粒形状对堆石料力学特性影响作铺垫。     

基于最大伪梯度搜索的多样复合形法及其在边坡稳定分析中的应用

摒弃了基本复合形法中最坏点替换策略,在每个顶点及其对应剩余顶点的几何中心点之间构造一个伪梯度,在最大伪梯度值对应的顶点及其剩余顶点的几何中心点的连线上寻找比该顶点有所改善的两个新点分别位于几何中心点的两侧,根据最大复合形中心距准则选择一新点替换掉该顶点构成新复形并不断迭代,形成一种新的复合形法,利用新复合形法对一复杂土坡的最小安全系数进行了搜索,与基本复合形法的比较说明了新复合形法的全局搜索能力.     

基于热力学方法的土体能量保守的弹性模型

目的建立服从热力学第一定律通用的吉布斯自由能函数,解决循环荷载作用下的应变累积问题.方法采用数学软件Mathematic来解非线性最小二乘法拟合不排水3轴试验点,得到模型计算参数.建立压力相关的剪切模量的能量势函数的推导框架,采用热力学方法对柔度矩阵进行修正.结果产生了弹性体积与弹性剪切反应的耦合,耦合的幅值反应了材料各向异性的程度,由应力比确定;剪切模量对压力的依赖性在体积模量中产生了弹性剪胀部分.结论对不同闭合应力路径的计算结果表明,修正后的模型满足能量守恒.     

高心墙堆石坝坝坡加筋抗震稳定分析

目前强震区高土石坝抗震设计普遍采用加筋技术加固坝顶堆石,但加筋的效果如何评价是工程设计者关心的重要问题。传统的基于极限平衡的拟静力法无法反映坝体的动力特性及地震输入特性,得到的安全系数也不反映加筋坝体抗震的安全度。采用改进的Newmark滑块位移法对加筋堆石改善高坝坝坡的抗震稳定性,限制高土石坝地震变形等的工程效果进行了研究和探讨。计算中,首先依据堆石体和加筋堆石体的应力应变关系曲线得筋材与堆石的协调极限应变,进而确定筋材所能发挥的极限抗拉强度,利用瑞典-荷兰法结合蚁群复合形法搜索堆石加筋复合体潜在滑动体的位置,考虑竖向地震以及筋材与堆石的相互作用对滑动体屈服加速度的影响,改进了Newmark滑块位移法。结果表明,加筋减少地震变形最高可达80%,可有效地限制高土石坝坝顶的侧向滑动变形,提高坝体的抗震稳定性。     

飞来峡围堰基坑边坡稳定分析

本文运用三维非限性有限元方法,分析了飞来峡工程一期上游围堰采用不同基坑开挖边坡墙体的应力与变形,并利用有限元计算的成果,分析了基坑复合边坡的稳定性。比较该基坑边坡的稳定性与高喷墙体的强度条件,建议该土坡设计不仅要考虑其稳定性,而且还应考虑高喷防渗墙的强度条件。在有限元计算中,应用邓肯～张模型及但尼尔公式计算土石料的变形模量及泊松比,高喷墙与土石料之间设有接触面单元。对基坑开挖在有限元中的处理,采用了虚化结构的方法。     

邓肯E-B模型弹性部分能量守恒的探讨

 邓肯E-B模型的卸荷再加荷模量和体积模量出发,以热力学定律为基础,构造土体的吉布斯自由能函数,通过勒让德变换,得到增量的应力–应变关系。采用热力学方法对柔度矩阵进行修正,从而产生弹性体应力(或应变)与弹性剪切应变(或应力)的耦合项。经典的弹性本构认为剪切与胀缩效应是不相关的,但几个闭合应力路径的计算表明,其能量存在不守恒问题。所提出的修正模型能够满足闭合应力路径的能量守恒,且能更好地拟合三轴试验弹性应力–应变关系。     

汶川地震中紫坪铺面板堆石坝永久应变反演分析

紫坪铺大坝是世界上第一个遭受强震的百米以上面板堆石坝,在“5.12”汶川地震中有明显的局部损伤。采用有限元数据平滑方法,对大坝位移监测数据进行处理,得到了坝体典型剖面的永久应变。分析了大坝在地震中沉降和堆石料剪胀变形发生的部位和原因,表明坝体最大震陷率发生在2/3坝高附近;大坝发生剪胀的范围为坝顶区域和从坝顶往下25～30 m的上下游坝坡附近;永久剪应变过大是造成面板水平施工缝错台的直接原因。