饱和土与非饱和土固结理论及有效应力原理浅谈

本文主要论述了建立非饱和土固结理论现在所存在的几个方面的困难,及饱和土和非饱和土的渗透固结理论,最后总结了饱和土和非饱和土的联系与差别。     

波浪作用下弹性海床孔隙水应力响应的数值模拟

基于二维动力Biot固结理论,描述了海床土骨架的应力、应变和时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立了以土骨架位移u和孔隙水压力p表达的u-p形式的有限元方程,并采Wilson-θ直接数值积分法求解时域内动力方程。数值计算结果表明,在波浪作用下,海床孔隙水压力的计算值与实测值基本吻合,用文中的理论计算模型描述沙床对波浪荷载的响应是可靠的。     

自重作用下吹填土地基的大变形固结分析

为了研究吹填地基在自重作用下的固结特性,通过室内固结试验研究了吹填土在小压力作用下的压缩特性,建立了吹填土孔隙比和固结压力之间的关系式。利用该关系式,结合Gibson固结理论,建立了吹填土地基在自重作用下以超孔隙水压力为场变量的大变形固结方程,并用该方程分析了在自重作用下吹填土地基的固结规律,为吹填土地基的设计及寻求加快其自重固结的途径提供理论依据。     

基于有限差分法的软粘土一维固结方程求解

在软基上修建构造物时,其沉降变形量计算是基础设计的关键.传统的沉降变形计算多采用以太沙基固结理论为基础的高木俊介法,将土体固结系数近似为一常量,然而软土属于高压缩性土,随着软土被压密,孔隙比将会发生较大变化,土的性质也会随之发生变化,因此,软土固结系数的变化不容忽视。基于以上考虑,本文研究了固结系数为非常数时的一维固结方程,并采用(Crank—Nicolson)六点对称有限差分格式结合Matlab编制了相应的计算程序,最后结合一个具体的工程算例求得了其在不同荷载不同时间段的孔隙水压力变化以及固结度的变化曲线。     

非饱和夹层土中水-气-热-力多场耦合分析

在修筑公路时,不可避免涉及路基质量控制问题。针对非饱和夹层路基土中水-气-热-力多场耦合问题进行研究,在质量守恒和能量守恒方程中创造性地引入水蒸气和干燥气体非对流通量的影响因素,同时在耦合过程中考虑固体基质和液相的可压缩性的影响,并在动量守恒方程中考虑了土体的热应变与湿应变,利用COMSOL对非饱和夹层土的水-气-热-力多场耦合模型进行求解,将数值解与试验结果进行了对比,验证了所建立数学模型的准确性。基于该数学模型,分析了单层非饱和土与非饱和夹层土体在温度梯度和水力梯度作用下,土体中水分场、气体场以及温度场分布规律的不同,为路基的建设和保护提供了理论指导和依据。     

非饱和土入渗的数值模拟

针对受降雨影响显著的非饱和残积土土质边坡,运用饱和-非饱和土壤水分运动的理论和二维非稳态渗流有限元模型,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,建立非饱和土边坡雨水入渗过程的计算模型.对降雨条件下,饱和-非饱和暂态渗流场二维问题进行数值求解.分析降雨强度、降雨持时和土壤渗透系数等重要参数对非饱和土边坡渗流场分布、发展的影响,并做出实例分析.     

软基加固检测孔隙水压力分析

分析了软基加固确定孔隙水压力的影响因素：孔隙水压测头埋设产生上扰动;测头自身沉降;土的非线性特性;浅层土的垂直水平以向固结;测头在塑料板间位置;仪器的观测精度。     

滨海地区粉质黏土渗透特性试验

以上海第(6)层粉质黏土为例,研究了固结压力、各向异性及结构性对滨海地区粉质黏土渗透特性的影响,并通过电镜扫描(SEM)进行粉质黏土微观渗透机理的分析。研究表明,粉质黏土渗透系数随着固结压力增大而减小,粉质黏土水平方向的渗透性大于垂直方向;重塑土因受扰动渗透性反而变小。微观分析显示,固结压力增大使得土颗粒间的孔隙变小;垂直方向存在较多粒状聚体,而水平方向则以片状或板状聚体为主;重塑土受扰动后小颗粒填充了大孔隙。粉质黏土颗粒间的孔隙类型、接触方式等微观结构变化,是其宏观渗透性差异的根本原因。     

镇江地区非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定性分析

针对非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定问题,结合镇江地区非饱和土的室内试验,对边坡的动态过程进行分析.分析了不同雨强、地下水位情况下降雨入渗的情况,对降雨入渗下的非饱和土边坡进行渗流场的数值模拟,得到非饱和土边坡降雨入渗下的若干规律,以及随降雨发展边坡稳定性的变化情况,为镇江地区的非饱和膨胀土边坡的稳定分析提供依据.     

填海过程中基于CPTU测试的软土强度评价方法

近些年来孔压静力触探(CPTU)技术在工程实践中得到广泛的应用.在大面积填海时,地基土在回填荷载下,处于新的"欠固结"动态平衡状态,在引入既有理论研究该工况下土的强度评价指标时,需要考虑附加应力、附加超静孔隙水压力以及固结度的影响.文章分析了填海过程中附加应力、附加超静孔隙水压力等变量因素对CPTU指标参数的影响,在该...     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象，针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性，设计并开展了系列室内试验，同时进行理论分析，提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。     

基于ANSYS的高桩墩式码头可靠度分析

利用ANSYS有限元分析软件自带的概率设计系统(PDS)中的响应面法,对某一实际工程中的高桩墩式码头进行了三维有限元分析,得到结构的响应面方程。再利用Matlab软件结合验算点法(JC法),通过迭代搜寻验算点,最终求得了结构在各项外部荷载及其自身重力作用下的结构可靠性指标。由于结构的极限状态方程未知J,C法无法正常使用。根据ANSYS中响应面法的计算原理,采用了一种新的方法将上述荷载正态当量化。此外,还进行了高桩墩式码头可靠度的敏感性分析,得到了敏感性因素。计算结果与实际情况符合较好,可为高桩墩式码头的结构设计校核提供参考依据。     

悬移质运动扩散方程的应用

从悬移质运动剖面二维扩散方程出发 ,通过适当假定 ,获得了饱和含沙量垂线分布公式、悬移质运动一维质量守恒方程和剖面二维实用型方程 ;重新定义了“α系数” ,给出了理论计算公式 ,使数值模拟的理论基础和可操作性得到了强化     

舰船水下爆炸局部气穴效应理论模型研究

在舰船遭受水下爆炸的过程中,船体水下部分的外板与水中冲击波的相互作用将产生局部气穴效应。这种效应有可能导致舰船结构和设备上的二次加载现象,造成更严重的破坏。针对水下爆炸局部气穴效应中的非线性流固耦合现象,建立简化一维冲击波—浮体—局部气穴理论模型,分析了水中冲击波与浮体之间相互作用产生局部气穴的机理,推导局部气穴产生、发展和闭合过程时间和位置的公式,为进一步研究局部气穴现象对水下爆炸冲击环境下的舰船及其设备冲击响应的影响提供了理论依据。     

Dirac算子自伴域的刻划

Dirac方程是量子力学的基本方程,讨论Dirac算式的自伴域在数学物理中有很广泛的应用。本文利用辛几何的理论来描述Dirac算式在区间[a,b]上的自伴域,得到Dirac算子自伴域的完全刻划。     

自升式钻井平台方案设计系统分析和结构模型

分析了自升式钻井平台方案设计阶段结构体系及设计流程.针对自升式钻井平台方案设计的具体情况,将系统工程的理论和方法用于其方案设计过程,提出了方案设计的系统分析步骤.根据霍尔三维结构模型,结合平台方案设计系统的任务特点,提出了平台方案设计系统三维结构模型,用于指导自升式钻井平台方案设计的实现.将该方法应用于300英尺作业水深的自升式钻井平台的方案设计中,验证了该方法的有效性.     

白噪声海浪激励下船舶非线性横摇运动的概率分析

应用求解FPK方程近似解的一种新理论研究白噪声激励下船舶非线性横摇运动的联合概率密度函数及稳定期望穿阈率.船舶随机横摇运动微分方程考虑到阻尼力与恢复力的非线性.新理论基于减少FPK方程的误差以获得参数化的联合概率密度函数.应用本理论易得一维积分表达的系统响应的概率特性,如联合概率密度函数及稳定期望穿阈率.近似解与精确解的比较结果表明:新理论在研究白噪声激励下船舶非线性横摇运动是非常有效的.     

采用Green-Naghdi方程和有限元法计算浅水船波

采用波动方程／有限元法求解Green-Naghdi(G-N)方程计算船舶在有限水深区域的兴波和波浪阻力。把行驶船舶对水面的扰动作为移动压力直接加在Green-Naghdi方程里，以描述运动船体和水面的相互作用，并经此来计算不面波动、船底水动压力和波浪阻力。G－N方程比浅水方程增加一个非线性的频散项，以补充有限水深对浅水船波的影响。采用随船运动网格的有限方法，以Series 60 CB=0.6船作为算例给出浅水船波的计算结果，并与浅水方程的结果进行了比较。计算结果表明，当船速小于临界速度时，由于频散的影响，G－N方程级出的船后尾波波高比浅水方程的结果大，同时波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高。当船速大于临界速度时，G－N方程的计算结果与浅水方程基本相同，频率散射无明显影响。     

常压燃料电池系统膜增湿器与焓轮增湿器性能比较

为比较用于大功率燃料电池系统的膜增湿器和焓轮增湿器性能,基于一维扩散方程建立了膜增湿器性能分析模型,基于表面扩散方程建立了焓轮增湿器性能分析模型,模拟了各操作参数对二者性能的影响,模拟结果与实验数据符合良好。分析表明,低空气流量、高进气温度和高转轮转速有利于提高焓轮增湿器表面扩散系数,膜增湿器内水含量梯度随空气流量增加而减小并在进气温度约40℃时达到最小值;焓轮增湿器动态响应能力优于膜增湿器。     

一维奇型Dirac算式自伴域的刻画

Dirac方程是量子力学的基本方程，讨论Dirac算式的自伴域在数学物理中有广泛的应用，文中根据Dirac算式的最大定义域、最小定义域和Dirac算式在区间[0，b]上的自伴域的结果，利用自伴延拓的Calkin描述通过对b取极限的讨论推导出Dirac算式在区间[0，＋∞）上的自伴域D（T（L））={f∈D（L）／f1（0）Cosα＋f2（0）sinα}，并证明了当势函数q1（x），q2（x）为区间[0，＋∞）上的实值连续函数，则L必是极限点．