灰岩隧洞围岩结构面空间位置及填充物FDTD正演

地质雷达(GPR)法是以电磁波在岩土体介质中的反射和衰减,通过电磁波回波信号反映灰岩隧洞中岩体结构面空间位置及其填充物。建立单条裂隙、双条裂隙和交叉裂隙及其空间位置的二维地电模型,设置结构面中的填充物为空气、泥土、水;以FDTD法正演模拟并对比分析其图像特征。结论如下:填充物对结构面的判据具有较大影响,水对电磁波的强烈吸收作用导致图像成像特征复杂,多次反射波规律性较强;结构性的探测取决于介质介电常数的差异,且近掌子面的结构面对电磁波的反射和吸收形成多次波干扰深部结构面的成像。FDTD正演结果对地质预报的判断提供科学依据和指导作用。     

基于双参数强度折减法的优化研究

针对传统强度折减法未充分考虑粘聚力ｃ和内摩擦角φ 差异衰减的实际，基于岩土体理想强度软化模型，结合综合安全系数的最新研究，推演了包含ｃ、φ 折减先后间隔的双折减公式，并通过Ｄａｗ- ｓｏｎ等人所述的边坡算例讨论了稳定性安全系数及其增率随着衰减次序间隔系数ａ的变化规律，试探性地提出了一种弹性评价边坡稳定性的方法。研究表明:稳定性敏感区内ｋｓ范围的确定对弹性评价边坡稳定状况具有十分重要的意义，岩土体差异衰减的计算方法更加符合边坡岩土体实际的破坏机制，为更加准确的评价边坡稳定性问题提供了参考。     

反倾层状岩质边坡破坏机制研究——以锦屏一级水电站左岸边坡为例

顺层边坡稳定性研究已有大量成果,现今的分析方法、分析模型也都是针对此类边坡的,而反向边坡其典型的结构特征为岩层层面与边坡面走向一致但倾向相反,如果同时存在一组或多组顺坡向的节理将岩层切割成离散的块体,则容易发生与以往不同的倾倒破坏。对于这种反倾层状岩质边坡的破坏模式与机理,系统的研究成果尚未见报道。因此,本文应用从奥地利引进的大型岩土工程数值仿真分析系统FINAL为平台,建立几种代表性典型岩质边坡模型,通过特殊离散化有限元模型与数值试验,考虑不同岩层倾角、不同层面裂隙间距及不同软弱夹层与坡角影响,研究这类边坡的倾倒破坏模式与破坏机理,以便直接为工程设计提供依据。     

土工布加筋土的三轴蠕变试验研究

 基于自行研发的大尺寸三轴蠕变试验仪,开展不同围压、加筋层数的素土和加筋土的三轴蠕变试验,得到不同偏应力、不同加筋层数下土体的蠕变特性和加筋对土体加固的机制,提出一种可以描述加筋土“应力–应变–时间”关系的PH经验模型,得到所获取的模型参数与加筋层数和偏应力的关系;并基于Burgers元件模型,建议一种加固效果系数来评价加筋前后对土体刚度的影响程度,结果表明：随着加筋层数的增加,其加筋效果呈线性增加,与高填方工程中以增加压实度的方法来减小工后变形相比,在填料中增加筋材具有更佳效果。     

岩质边坡评价方法对比研究

目前对岩质边坡安全系数计算方法有多种,其合理的选用日益受到人们的重视。运用刚体极限平衡方法和有限元法对工程中常见三种破坏类型(圆弧形、直线形、折线形)进行了稳定性分析,并对这些方法计算的结果作了对比研究,从中得到边坡安全系数的变化规律,为工程提供了参考。     

机场道面抢修中测试技术的对比分析

受损道面的快速修复能力是战时制约空军战斗力生成的重要因素,抢修过程中的测试技术是体现此能力的重要方面,但目前的测试技术无法满足使用需求．针对于此,基于理论分析和测试实践对机场道面抢修中修复范围确定、结构承载力和道面表面特性测试等关键步骤的测试技术进行了对比分析,并提出发展建议．结果表明,目测法、激光水平仪和激光扫平仪法存在测试过程繁琐、误差可能性大和无法快速精确确定高程偏差等问题,更优的方法是定制强光下15 m内光线清晰可见的激光器,同时集成激光测距仪;重型落锤式弯沉仪（heavy weight deflectometer, HWD）和飞机荷载模拟加载车法适用于最终承载力的验证,不适于抢修过程中的测试;动态圆锥贯入仪（dynamic cone penetrometer, DCP）法存在测试过程不够简单、测试结果需进一步计算等缺点,更优的方法是采用轻型落锤式弯沉仪（light weight deflectometer,LWD）测试动态变形模量作为评价指标;摩擦系数测试车法和激光平整度仪法不适于抢修道面测试,摆式仪法和三米直尺法可用于小范围抢修道面测试,更优的方法是开发基于智能手机的抗滑性...     

碎石泥土混合体介电常数研究及隧洞软弱带FDTD正演

 基于地质雷达(GPR)方法对深长引水隧洞施工过程中出现的软弱带进行地质超前预报。以软弱带碎石泥土的混合介电常数为研究对象,研究碎石泥土混合体的相对介电常数值及变化趋势,推导含水率与混合介电常数经验公式及关系曲线;通过对2种软弱带的空间分布情形进行FDTD(Finite Difference Time Domain)正演,分析其典型成像规律及特征,从而达到以实测数据推算软弱带的空间位置的目的。分析结果如下：碎石及泥土混合体的各成分体积比对其混合介电常数影响较大,混合体的水体对电磁波的反射特征明显并更容易形成多次波;通过建立FDTD模型正演对比隧洞内实测数据排除多次波干扰,修正地层含水率取值并建立地层三维切片图,可直观体现地层含水分布位置。从而对类似地质预报工作提供方法和指导作用。     

西安地铁二号线下穿古城墙段地表沉降控制标准研究

 以地铁二号线下穿西安南门城墙为研究对象,建立能够反应城墙结构中沿着灰缝、外墙–土芯墙界面及结构内部预先存在的裂缝发生张拉或剪切破坏的特殊离散化有限元模型。采用直接输入位移荷载的方法来描述建筑物基础在盾构施工作用下产生的变形,从变形和力学两个角度量化分析城墙所能承受的极限变形能力,从而提出西安地铁盾构施工引起地表沉降的控制标准,为古建筑物临近地下开挖地表沉降控制提供参考。     

预应力道面混凝土的弯曲疲劳试验

为解决机场道面混凝土达到设计寿命前发生疲劳破坏的问题,提出将预应力混凝土技术应用于机场道面工程。采用后张法对机场道面混凝土小梁施加预应力,设计三分点弯曲加载方案对81根混凝土小梁进行疲劳试验,得到了不同预应力下不同应力水平作用时混凝土小梁的疲劳寿命,建立考虑存活率的P-lg S-lg N双对数疲劳方程,并与普通混凝土的弯曲疲劳性能进行了比较。结果表明:预应力道面混凝土的疲劳寿命服从两参数Weibull分布;预应力道面混凝土的弯曲疲劳寿命是普通混凝土的3.18～5.99倍,抗折强度明显高于普通混凝土。     

表层强化材料增强机场道面混凝土抗冻性能研究

寒冷地区冻融循环作用使得机场道面在满足承载力要求的情况下表面产生许多破坏形态,影响机场的正常运行。为快速、高效且以较低的成本修复机场道面表面破坏,提出将混凝土保护剂、聚脲、环氧树脂和硅烷用于道面混凝土以提高其抗冻性能。设计了单面冻融循环试验,以质量损失、相对动弹性模量、饱和度和扩散系数指标来评价强化后混凝土的抗冻性能,并基于扫描电镜(SEM)对表层强化材料增强混凝土抗冻性能机理进行了分析。结果表明:经强化后,混凝土质量损失和饱和度减小,相对动弹性模量增加,随着冻融循环次数增加,扩散系数先减小后增大,分界点在第42次左右;硅烷材料缩合反应产物可显著提高混凝土的防水和抗冻性能,相比未强化混凝土质量损失减少66%,相对动弹性模量提高64.8%,饱和度和扩散系数显著降低,适于作为机场混凝土道面表层的强化材料,用量宜为4 m~2/kg。