单轴压缩岩石不同边界裂纹扩展数值模拟研究

对于单轴压缩的岩石试件,其破坏形式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展.基于断裂力学机制,运用FLAC的显式有限差分数值模拟技术,对单轴压缩荷载下三种不同边界形状,即直边、凸形、凹形情况下含近边界预置斜裂纹的岩石模型进行了数值模拟研究.研究结果表明,基于Interface界面单元建立的裂纹扩展模式以Z型翼裂纹扩展为主,可以较好地模拟裂纹扩展过程.预置裂纹倾角和边界形状对近边界裂纹起裂应力及裂纹扩展过程都有一定的影响.凹边界情况下裂纹扩展较为稳定,无非稳定扩展情况的出现,而直边界和凸边界情况裂纹扩展均由稳定扩展到非稳定扩展逐步进行.     

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.     

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。     

上海软土的非饱和三轴强度

由于吸力的影响,非饱和土的力学性状与饱和土有着很大的差异,饱和土的有关强度理论无法简单地运用于解决非饱和土问题。本文通过室内吸力控制的非饱和土三轴剪切试验,研究上海地区软土的强度特征。结果表明:上海软土(④层灰色淤泥质粘土)非饱和强度在低吸力范围内,与吸力基本呈线性增长关系,验证了非饱和土的双变量强度理论的适用性;上海地区第④层灰色淤泥质粘土的非饱和土抗剪强度参数?b约为10.6°。随着非饱和土问题的研究的逐步深入,非饱和土强度理论在上海地区软土地层中的应用,还有待进一步研究和完善。     

基于图像相关分析的砂土模型试验变形场量测

高分辨率数码相机的出现为砂土模型试验变形场非接触量测法的研究开发提供了一条简便经济而且实用的途径,在模型试验观测面上,不再需要布置嵌入式量测标志点或描画网格,直接用数码相机在试验各阶段拍摄照片,然后对照片序列进行图像相关分析,即可得出模型试验的变形场分布。利用图像匹配技术追踪模型上点的位移,借用FEM常用的等参单元的概念进行图像校准和应变计算,采用双线性插值技术可以实现微小变形量测,并提出同时用平移和旋转搜索方法,以适应砂土模型的变形特点。精度检验试验结果表明,一个像素以下的平移量测标准方差达到0.19个像素,数值试验表明,15°旋转刚体变形量测,非旋转搜索和旋转搜索的标准方差分别为0.49和0.08个像素。最后给出一个在砂土地基承载力离心机模型试验中的应用实例,分析结果包含砂土模型位移场、最大剪应变场和体积应变场的分布图。结果表明这一方法使得砂土模型局部化变形、剪切带和渐进破坏过程的量化分析成为可能。     

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。     

阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火性能

通过热重分析、差示扫描量热分析和傅里叶变换红外光谱分析,表征了阻燃聚合物的发泡过程,并对其产物进行了细观层面的定性和定量分析;通过单面明火高温试验,从宏观层面揭示了应用不同形状的阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火隔热效果.结果表明:阻燃聚合物在高温下存在3个明显的失重过程,且发泡产物具有蜂窝状的炭化结构;在明火条件下,...     

连拱隧道中陋墙现场监测及分析研究

在隧道工程建设中,现场监控量测及信息反馈在修正设计、指导施工、确保施工安全等方面发挥着越来越重要的作用.中隔墙作为连拱隧道的中枢结构和重要承载构件,其受力及位移情况往往对工程成败和安全起着决定性作用.在多座连拱隧道现场监测工作的基础上,文章主要介绍了主筋轴力量测、混凝土表面应变量测、混凝土内部应变量测,以及位移量测等针对连拱隧道中隔墙的现场监测方法,并结合中隔墙主筋轴力量测,给出一现场监测及分析实例.最后,对连拱隧道中隔墙现场监测提出了一些建议.     

隧道结构防火保护措施现状及评析

近10年来,开挖和建造隧道变得越来越重要,随着隧道总里程和人们使用频率的增加,隧道防火问题也日益引起重视.文章介绍了隧道结构防火保护措施的应用现状,例如防火被覆、喷淋灭火系统、耐火纤维混凝土等,并着重评析了它们的特点.作者对隧道结构防火措施的选取提出了一些建议.     

砂土地层盾构法施工的模型试验设计研究

为更好地指导盾构隧道的设计与施工。很有必要开展土体-盾构系统的适应性试验研究。以直径6．34m的土压平衡盾构和上海地区粉砂地层为参照原型,将相似理论和模型试验的方法成功地应用于盾构掘进的模型试验设计。使之能够实现对盾构机工作参数和地层特性参数进行不同组合的试验,进而探求盾构机与土体相互作用的机理,并可由模型试验的结果来预测原型的性能。从而为最终形成盾构及地层适应性理论服务。