On the background to the formulae and accuracy of rock fracture toughness measurements using ISRM standard core specimens

The background to the formulae in the two ISRM Suggested Methods for Determining the Fracture Toughness of Rock Material is presented. The Short Rod and the Chevron Bend are the recommended specimens. Both are easily made from core pieces. Their standard proportions and machining tolerances are justified. Values for stress intensity factors and compliances are given, with linear correction terms for specimens within the tolerance limits, an assessment of transverse tensile failure in the Short Rod arms is made and an expression for crack speed vs controlling displacement rate is derived. The influence of rate dependent material properties is discussed briefly.A basic brittle fracture toughness evaluation is suggested which only requires load registration. A correction for non-brittle rate independent energy dissipation at the crack tip is also derived and the necessary steps to evaluate it are discussed. It requires displacement measurements to be made during the testing.Finally specimen calibration and fracture toughness testing work are discussed in the perspective of testing accuracy.     

双层复合衬砌隧洞运行安全预警监控指标研究

双层复合衬砌结构是一种新型隧洞衬砌结构型式,其外衬承受外部水土压力,内衬承受内水压力,体现了"结构联合、功能独立"的新型输水隧洞设计理念,目前该衬砌型式已成功应用到我国北方某输水工程中,如何确定双层复合衬砌隧洞安全预警监控指标是工程运行管理的重点和难点.本文基于以往研究成果,提出了工程结构监控指标及监控阈值确定的统一技...     

Explicit semi-direct methods based on approximate inverse matrix techniques for solving boundary-value problems on parallel processors

Generalized approximate inverse matrix techniques and sparse Gauss-Jordan elimination procedures based on the concept of sparse product form of the inverse are introduced for calculating explicitly approximate inverses of large sparse unsymmetric (n × n) matrices. Explicit first and second order semi-direct methods in conjunction with the derived approximate inverse matrix techniques are presented for solving Parabolic and Elliptic difference equations on parallel processors. Application of the new methods on a 2D-model problem is discussed and numerical results are given.     

新型工艺下的海上风电导管架基础水动力数值仿真与风险分析

提出一种利用半潜驳进行导管架基础立式运输安装的新型施工工艺,采用半潜驳下潜为导管架基础提供向上浮力以减小吊机起吊力的方式解决现场设备适用性的难题.基于该新型运输安装工艺,采用三维势流理论建立半潜驳运输安装导管架基础的水动力模型,通过数值仿真研究下潜深度与有义波高等因素变化对导管架基础-半潜驳系统运动及受力的影响规律,对...     

分形理论在水闸闸基渗流分析中的应用

针对水闸监测数据信息量大、错综复杂、彼此存在相关性的特点,将分形理论应用于水闸安全监测数据分析研究中,对闸室底板渗压时间曲线的盒维数进行分析。结果表明,测点的分形盒维数可反映与渗流相关的地基均匀程度、复杂程度、相邻测点的自相似性,且测点的渗压值曲线变化复杂程度与该点的盒维数大小成正比。采用分型理论对水闸监测数据分析可获得整个闸室底板渗压值全场变化规律,为水闸安全提供保证。     

高碾压混凝土重力坝分区材料-结构界面特性与变形协调仿真分析

高碾压混凝土重力坝不同功能部位"结构特性"与"材料性能"的差异产生的变形协调问题直接关系到工程结构的安全运行,现阶段变形协调分析多是对结构变形和受力进行分析,对异种材料变形协调机理认识不足,缺乏理论基础研究。本文基于界面力学理论,考虑混凝土坝分区中常见的两种双材料界面形式与理想界面的连续边界条件,基于奇异性特征值的特征方程,提出了以应力奇异性特征值作为异种材料变形协调的评价指标,并通过有限元分析验证了理论计算的正确性与有效性;进而分析了界面结合角度和异种材料组合对单侧自由界面端与埋入界面折点处应力奇异性的影响,通过非均质有限元数值仿真分析了复合试件破坏模式,研究了抗压强度与应力奇异性特征值的关系;最后通过统计实际混凝土坝工程中不同坝段内的双材料界面的材料参数(弹性模量)与结构参数(界面形式与结合角度),计算奇异性特征值,评价了该工程中界面的变形协调特性,为高混凝土坝分区材料-结构设计与材料选取提供新的思路。     

水工高性能混凝土配合比多目标智能优化设计与分析方法

高性能混凝土(HPC)在水利工程中的多元化应用对其配合比设计提出了更高要求.为实现高效、准确的配合比设计,本文结合人工智能算法和元启发式搜索技术,开发了一种综合考虑多目标需求(力学性能、经济性和环保性)的HPC配合比优化设计新方法.其主要包括:(1)建立了以配合比参数为设计变量,以抗压强度、单方生产成本和碳排放量为优化...     

底流钢膜消力池底板上表面脉动压力试验

为确保消力池防护结构在水流冲击下的安全,探索一种新的钢膜消力池防护结构,即在消力池传统的不透水混凝土底板上部铺设一层均匀开孔的薄钢板。基于某底流消力池模型试验,研究了铺设均匀开孔钢膜对不透水底板上表面脉动压力分布规律的影响。试验结果表明:铺设均匀开孔的钢膜后,对于消力池前端旋滚区,脉动压力强度系数减小、概率密度函数基本满足正态分布,但幅值范围更加集中;纵向各点的相关性降低、空间积分尺度下降,涡旋保持性降低;脉动压力主频基本不变,但脉动能量集中的频带变窄。与透水底板比较,钢膜消力池防护结构可以有效减小作用在消力池前端底板上表面的脉动荷载,初步表明这种结构具有一定的可行性。     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

龙抬头泄洪洞水力特性的数值模拟

以某水电站泄洪洞为研究对象,结合大比尺水工模型试验,采用RNG k-ε数值模型,利用VOF法追踪自由液面,对龙抬头泄洪洞的流场进行了三维水力特性的数值模拟,并提出2种增加掺气设施的修改方案。结果表明:数值模拟结果与水工模型实测值吻合较好,该方法可以较好地模拟三维流场;增加掺气设施后可以有效地减轻下游反弧段的空蚀破坏。