基于压实度保证率的砾石土压实度快速检测法优化

砾石土心墙料压实度指标是砾石土心墙大坝工程质量控制的一个关键指标,常借助核子密度仪进行快速检测。鉴于砾石土的非均质特性,常规方法利用最大干密度均值求取的压实度为近似值,当实际最大干密度大于最大干密度均值时,压实度计算值偏大,易引起误判,影响工程质量。提出了压实度保证率概念,通过压实度及压实度保证率双控指标,对常规方法进行优化,明确了优化方法的评定流程及判定准则。并结合两河口水电站工程实例,论证了常规方法仅为优化方法的一种特殊表现形式。通过两河口水电站工程2019年3月份实测数据对比分析发现：采用常规方法检测的压实度均一次检验合格,而采用优化方法检测时,存在个别不合格点,需进一步复测。优化方法较常规方法更为严格,提高了工程安全裕度,保障了工程质量。     

赣江河水主离子化学特征和径流效应以及控制机制

赣江发源于我国中南部的江西省,是长江的一大支流,为了客观分析该河流的水化学特征,开展水质评价,对赣江1958～2016年水化学数据进行了收集和分析。结果表明:①Ca~(2+),Na~++K~+,HCO_3~-和SO_4~(2-)是河流中的主要离子,pH值范围为6.0～8.8,TDS范围为15.7～141.0 mg/L,所有离子月变化量与河流流量呈正相关。1980年以前河流流量与SO_4~(2-),NO_3~-和Cl~-的浓度月变化正相关程度高于1980年以后,这表明河水化学特征1980年之前主要是非点源成因,但1980年以后为多种来源的混合。②海盐源Cl~-占河水Cl~-的比例小于19%,硫酸参与硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化,反映了1980年以后人为活动有所加强。Cl~-/(Na~++Cl~-)和SO_4~(2-)/(Na~++Cl~-)的增加与江西省国内生产总量、人口、煤炭消耗、肥料用量的关系受废水排放影响。③根据世界卫生组织饮用水标准,赣江的水质符合饮用水标准,但应该警惕Cl~-和NO_3~-浓度在1980年后在持续增加。     

基于离散元法的偏转型滑坡运动堆积特征分析

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的主要原因;滑坡体中部各监测点的岩土体作为滑坡前、后缘岩土体能量传递的主要媒介,其运动速度表现出多次加速特征;滑坡体后缘各监测点的岩土体则主要经历加速和减速2个运动阶段。根据滑坡的运动速度和水平运程可将山阳滑坡划分为高速近程滑坡,其堆积体厚度分布总体表现为沿运动方向呈先增加后减小的变化趋势。     

基于应变率损伤本构模型的围岩分区破裂化现象数值模拟

为了探究深部巷道围岩的分区破裂化现象,利用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟,使用Cowper-Symonds本构模型结合GISSMO模型,将巷道的开挖视为动力过程。从岩石的细观角度出发,考虑岩石的应变率效应以及损伤对岩石的力学性质的影响,构建应变率损伤本构模型。同时结合应力三轴度,以更全面地描述岩石在各种应力条件下的力学特性,并基于最大应变和最大拉应力准则建立单元破坏准则。对岩石进行单轴压缩数值、掘进开挖法模拟及实际观测的结果表明:岩石单轴压缩全应力-应变曲线拟合效果较好;掘进开挖速率对分区破裂化现象有影响;掘进开挖法的分区破裂化模拟结果与实际观测数据具有一定的一致性。提出的模型对于围岩分区破裂化现场的模拟及预测有一定的参考意义。     

脱湿过程中红黏土热导率的变化试验研究

自然状态下岩土体中的三相组成处于动态变化之中,对土体热传导性能的准确测试造成困难,通过热导率脱湿曲线(TCDC)可间接获取土体的传热性能。为此,以桂林红黏土为研究对象,采用压力板仪和KD2 Pro土壤热特性分析仪,研究了红黏土在脱湿过程中热导率的变化规律。试验结果表明:在进气值之前,土体饱和度不变,3种干密度的土体热导率都有小幅度增加,此阶段主要与吸力变化引起的土体密实度变化有关;当吸力超过进气值后,热导率随饱和度减小逐渐减小,此阶段含水率为影响热导率的主要因素。基于热导率试验结果,采用Lu模型和William模型对红黏土脱湿过程中热导率变化曲线进行拟合,整体上2模型对试验结果拟合较好,可以用于红黏土脱湿过程中热导率变化的模拟。     

耦合效应下压力型锚索锚固机理的拟静力分析

为了更加精确地对地震作用下软弱岩土体中压力型锚索抗震性能进行理论研究,基于长期荷载作用下钢绞线的材料松弛现象,推导了锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应下锚索预应力表达式和预应力损失量表达式;结合地震作用效应的拟静力等效法、Mindlin问题解和积分简化方法,推导了砂浆体在圆形均布荷载作用下压力型锚索锚固段的等效压应力表达式和等效剪应力表达式。通过案例分析可知:锚索预应力初期损失较大,中期损失稳定,至后期基本保持不变,预应力损失速率是递减的;压力型锚索锚固段砂浆体的等效应力主要集中在承压板0.5 m的范围内,等效应力最大值不在承压板与砂浆体的接触面上,而在承压板0.1 m的范围内。该研究成果丰富了压力型锚索抗震设计理论研究内容,可为深化压力型锚索抗震机理研究提供一定的理论依据,也可为合理考虑压力型锚索加固边坡的抗震设计提供有益的参考。     

粉质黏土中静力沉桩过程产生的孔压试验研究

静压管桩在实际工程中有着广泛应用,桩-土界面超孔隙水压力对静压桩的工作性能有着巨大影响。目前的研究多集中于桩周土中超孔隙水压力的分布,缺少对桩-土界面处应力的真实情况的研究。通过在桩身开孔、嵌入硅压阻式孔隙水压力传感器的方法,在黏性土体中开展了2组模型桩的室内静力压桩试验,对桩-土界面的孔隙水压力、超孔隙水压力的变化规律进行了研究。试验结果表明:利用硅压阻式传感器首次成功监测了沉桩过程中桩-土界面产生的孔隙水压力;2根试桩在沉桩过程中产生的桩-土界面孔隙水压力、超孔隙水压力均随着沉桩深度的增加而增大;同时2根试桩沉桩过程中产生的超孔隙水压力均较大,最大可达4.21 kPa,约为上覆有效土重的75%,在实际工程中需对沉桩过程中产生的较大超孔隙水压力加以重视;同一深度处的超孔隙水压力存在消散现象,随着深度的增加,消散程度逐渐减小;在实际工程中,需采取有效措施,防止超孔隙水压力过大。试验结果可为静压桩施工和桩-土界面理论研究提供参考。     

降雨入渗对膨胀土渠坡稳定性的影响研究

膨胀土是一种遇水膨胀,失水收缩的特殊岩土,水对其力学特性影响显著。以南水北调工程中线河南境内某膨胀岩渠坡为例,考虑渗流场与应力场的双向耦合作用,采用有限元强度折减法,研究降雨入渗对膨胀土渠坡的抗滑稳定性影响。计算表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,渠坡抗滑稳定安全系数所有减小。考虑降雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响后,渠坡安全系数显著下降。     

桥梁断面涡激振动气动效应特性识别

为获取桥梁断面涡激共振过程中的气动效应特性,提出一种基于风洞试验的气动效应特性识别方法,首先提出涡振系统总体阻尼及刚度瞬时特性识别方法,在此基础上提出从涡振系统总体阻尼及刚度中分离气动阻尼及气动刚度的方法.以一个开口断面风洞试验数据为例对该方法的准确性进行了验证,并对该断面涡振气动效应特性进行研究.结果表明:识别得到的系统总体阻尼比为零的等高线与结构涡振响应曲线能很好吻合,从而验证了该方法的准确性.在此基础上对涡振过程中作用于结构的气动阻尼及气动刚度特性进行了研究,获得了气动阻尼及刚度随结构振幅和约化风速的变化规律,可为后续理论模型研究提供参考.     

基于形状记忆聚合物的智能簧片结构的有限元分析

为了研究基于形状记忆聚合物(shape memory polymer,SMP)新型簧片的形状记忆行为以及金属材料对SMP簧片的增强效应,首先,基于三维SMP应力-应变-温度关系,编写了可供ABAQUS调用的用户材料子程序(user-defined material mechanical behavior,UMAT),开发出可用于三维复杂应力状态下SMP结构的有限元计算方法.然后,利用该方法对SMP簧片结构正向和反向弯曲变形的形状记忆行为(高温加载、降温固形、低温卸载和升温恢复)进行了仿真.最后,模拟和分析金属材料增强的SMP复合簧片结构的折叠过程.结果表明:SMP簧片在正向和反向折叠变形后,通过温度的控制能够自动展开,因此,能够有效解决传统簧片结构中的驱动复杂和过冲震动的问题;金属增强的SMP复合簧片的失稳弯矩和平稳弯矩被明显提高,金属增强效果从强到弱的顺序依次是:合金钢、铸钢、灰铸铁和硬铝合金.