利用实码加速遗传算法优化抛物线沉降预测模型

软土路基在外荷载作用下的沉降在时序上常表现复杂的非线性,采用抛物线模型可以较好地预测软基的沉降趋势,然而抛物线模型是一个复杂非线性方程.为此,基于位移反分析思想,提出利用实数编码加速遗传算法(RAGA)来推算抛物线模型参数的方法,基于Borland JBuilder9 Enterprise软件环境下编写了RAGA的计算程序,并将其应用于沪宁高速公路2个典型断面的优化拟合计算中.结果表明,RAGA能够更好地拟合实测数据,且RAGA具有求解速度快、计算精度高、算法控制参数设置简便、通用性强等优点.     

基于1D水流特征隐式格式的水工隧洞过流能力分析

基于适合输水系统无压流和有压流联合模拟的特征隐式格式法,考虑进口箱涵段、箱涵渐变段、隧洞段和出口箱涵段的水力特性,推导得到相应的特征边界条件,建立现状隧洞系统的瞬变流分析模型,用于系统的恒定流和非恒定流计算分析,着重分析在典型水位组合下系统的过流能力和典型断面的水力特性.     

数值模拟桥梁断面气动导数和颤振临界风速

从描述流体绕运动的刚性断面流动的N S方程出发,首先采用时间二阶Projection 2算法对控制方程作分裂步处理,得到的求解方程空间离散采用有限体积法,物面运动方式为自由度解耦的强迫振动,采用计算网格和刚性截面刚性连接、同步运动的动网格技术,数值模拟了振动的大带东桥绕流场,由计算的气动力按最小二乘法提取气动导数,最后计算了大带东桥的颤振临界风速。计算的大带东桥气动导数与风洞试验有很好的一致性,大带东桥颤振临界风速模拟值与风洞试验结果偏差很小,证明了本文数值方法的正确性和工程适用性。     

QY50汽车起重机回转台失稳分析

QY5 0汽车起重机回转台失稳问题本质上是不规则平板的失稳。通过坐标变换把任意形状的四边形变换到 2× 2单位正方形区域里进行计算 ,然后从弹塑性力学板壳理论出发 ,采用 pb - 2位移函数作为分析平板失稳时板的挠度曲线函数 ,对求解任意形状四边形平板发生屈曲时的临界载荷的算法进行了探讨。推导了求解屈曲临界载荷的刚度矩阵方程。这套算法与有关分析平板屈曲的有限元法及有限样条法相比 ,其优点是不需要对平板进行单元划分 ,而是把整个板作为一体来研究 ,计算量大为降低。     

串列钝体三分力系数气动干扰效应数值模拟

为了研究矩形断面、倒直角断面、倒内凹圆弧断面和倒外凸圆弧断面等4种断面的单个和多个钝体存在气动干扰效应的问题,基于有限体积法和SIMPLE算法,对均匀粘性定常流体的雷诺数在亚临界区域的绕流流动进行计算流体动力学(CFD)数值模拟.计算其在不同风攻角、不同倒角尺寸和不同柱体间距情况下的三分力系数,并分析其在不同情况下的气动力系数的变化规律.结果表明:对单个钝体而言,各断面在不同风攻角情况下的阻力系数、升力系数和扭矩系数整体上依照矩形断面、倒直角断面、倒内凹圆弧断面和倒外凸圆弧断面的顺序依次减小,而倒直角断面、倒内凹圆弧断面和倒外凸圆孤断面阻力系数、升力系数和扭矩系数随着倒角尺寸的增大,呈减小的趋势;对这2个钝体而言,由于气动干扰效应,下游钝体无论是在变化趋势上还是在数值大小上和上游钝体相比都发生了较大的变化.     

秦岭输水隧洞施工对黑河金盆水库的影响

秦岭输水隧洞出口端邻近黑河金盆水库,为缩短洞线长度,减小工程投资,在勘察设计阶段对下穿黑河金盆水库区的地质条件进行认真研究。在对地面大量调查基础上,采用钻探、物探、取样试验等综合勘察手段,运用定性分析与定量计算相结合的评价研究方法,详细分析秦岭输水隧洞通过区的工程地质、水文地质特征及隧洞施工对水库渗漏的影响程度。根据影响分析结果,研究提出相应的防止库水渗漏的隧洞施工建议。经施工实践证明,秦岭输水隧洞洞线方案选择经济合理、对库区及地下水环境的影响小,达到了预期的效果。     

黄土沟壑区路基防排水设计参数研究

针对黄土沟壑区特殊的地形地貌及地质条件,对现有的路基防排水设计方法中设计降雨重现期、冲淤条件和沟底允许最小纵坡、最大允许流速修正系数、降雨强度等相关参数的选取和计算进行了分析评价,提出了黄土沟壑区设计降雨重现期的建议值;根据黄土沟壑区不同地表排水设施所处的环境和型式特点,考虑冲刷和淤积的主次矛盾,提出了具体的控制指标。从明渠均匀流基本方程出发,推导出考虑沟渠材料性质、断面型式及水深变化的明沟最大允许流速修正系数的计算公式。对边沟设计中存在的问题进行了讨论,提出了沟渠基底处理要求。     

柴油机孔式喷油嘴内流体流动数值模拟

利用任意拉格朗日 欧拉(ALE)方法,通过直接对N S方程进行数值求解,对柴油机直圆形、圆缺形、缩扩形等几种孔式喷油嘴内流体流动过程及质量流量和喷嘴特性参数进行数值计算,计算结果有助于柴油机喷油嘴的设计。     

运用Laplace变换计算填石路基沉降

将填石路基简化为双层地基模型,借助Laplace变换求解了二级加荷的双层地基一维固结问题。为克服对固结方程进行Laplace逆变换的困难,在其逆变换中运用Stehfest算法进行数值求解,计算结果与观测数据基本一致。     

考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应研究

为更准确研究大跨度桥梁的风致振动特性,为设计提供更可靠的方法,对考虑流固耦合作用的大跨度桥梁风振响应进行了研究。介绍了一种流固耦合分析的强耦合方法,同时求解流体控制方程和结构控制方程,计算出全场变量值。给出了与求解方法相应的湍流模型和边界条件。对大跨度悬索桥进行了风振响应分析和颤振分析,与已有文献进行了结果对比。研究表明:发生颤振时,考虑流固耦合作用时桥梁的颤振临界风速要小于不考虑流固耦合作用时的情况,其风振响应要大于不考虑耦合作用的风振响应,说明在气动弹失稳的情况下,流固耦合作用加深了结构的不稳定性。结果表明流固耦合效应对于大跨度悬索桥风振响应有重要影响,强耦合计算方法可以较准确地预测其风致振动特性。     

穿越赣江盾构法输水隧道的设计

为了探讨盾构法输水隧道的设计难点,以南昌市城北水厂盾构法输水隧道工程为背景,对隧道的受力分析与设计进行详细论述。主要研究内容与结论如下： 1）在考虑隧道抗浮及地层特点的基础上,对隧道的平面线形、纵断面、管片及接收井的设计方案进行研究; 2）盾构法输水隧道与公路、铁路等其他用途盾构隧道的最大区别在于内水压的存在,其设计难点在于合理内水压力的确定; 3）在设计过程中,需要考虑隧道所受的外部最高、最低地下水位,隧道运营阶段的平常内水压力与异常内水压力等因素进行多工况组合,得到隧道的内力包络图后进行配筋,才能得到安全经济的设计结果; 4）穿越赣江盾构法输水隧道的实施可增加国内为数不多的在岩层中单衬砌盾构法输水隧道的工程案例,可为小断面输水隧道的建设提供新的建设途径。     

箱形输水桥不同日照温差模式下的温度应力研究

该文针对日照温度梯度模式,按照温度自约束应力的平衡特点,导出了混凝土箱形输水桥的温度应力计算公式。对某输水桥的计算表明:日照作用下混凝土箱形输水桥沿槽身高度方向会产生较大的温差,在非线性温度梯度作用下截面腹板区域将产生较大的拉应力,会降低截面抗裂性,应加强纵向预应力钢筋,提高其抗裂能力;并且,所选取的温度梯度模式不同,在同等条件下所得到的温度应力是不同的。     

基于优化FAHP-TOPSIS法的高压富水花岗岩断层涌水预测

隧道穿越花岗岩断层带施工的最主要灾害为高压富水体的突涌，其危险性极高且破坏力巨大。为有效解决理论计算、模型试验、数值模拟等方法中隧道涌水量预测值与实际值存在较大误差的核心问题，从系统辨识工程地质、水文地质和施工设计3方面共13个独立的花岗岩断层涌水致灾影响因素入手，提出基于优化FAHP-TOPSIS法的隧道断层涌水精细预测方法。该方法的创新在于采用平均优势度进行模糊层次分析法（FAHP）的判断矩阵优化，能解决传统FAHP法排序互斥而导致权重分配失衡的问题；同时，采用逼近理想解排序法(TOPSIS)替代模糊综合评价法，避免模糊综合评价法依赖大量样本数据及模型训练冗余的问题，能极大提高隧道涌水预测精度。并将优化FAHP-TOPSIS法应用于涌水预测实例中，实现6处断层涌水区段涌水等级及涌水量的精细预测。预测结果表明： S1、S4、S5、S6区段存在中等涌水风险，S2、S3区段存在大涌水风险； 6处断层涌水区段预测涌水量与实际涌水量的最大相对误差为14.8%，平均相对误差为8.87%，满足工程准确预测精度要求。     

软弱围岩中隧道开挖对下卧过水隧道的影响分析

公路隧道下方有过水隧道穿越,隧道的开挖卸荷必然会对既有过水隧道产生影响。某高速公路隧道K21＋450~480段下方有过水隧道穿越,本段隧道为小净距隧道,处在软弱Ⅴ级围岩中。本文通过数值计算,从位移、弯矩、应力等几个方面探讨了过水隧道的稳定性。     

隧道断层突水突泥前兆信息演化规律数值模拟研究

为研究隧道穿越断层突水突泥灾害发生机制，在分析渗流诱发断层突水突泥机制的基础上，依托江西永莲隧道断层破碎带突水突泥灾害工程实例，采用数值模拟方法，建立可模拟隧道动态开挖穿越断层带过程的有限元计算模型，分析隧道开挖过程中渗流场、应力场、隧道涌水量、塑性区分布等灾害前兆信息的演化规律。研究结果表明，当掌子面接近断层时，应力场、位移场、渗流场、塑性区分布等前兆信息均发生了突变。主要表现在： 1）应力集中现象达到最大，增幅接近1倍，高应力集中极易导致隧道施工至断层附近区域围岩失稳； 2）隧道围岩位移包括拱顶沉降与拱底隆起急剧性、突变性增大； 3）渗流速度急剧增大，地下水更容易向洞内渗透，地下水对围岩的蚀溃破坏作用加大； 4）围岩塑性区范围覆盖了整个洞周范围并且屈服深度有所增加； 5）隧道开挖接近断层时极易造成突水突泥灾害，施工中应积极采取有效的防控措施。     

限量排放下富水隧道衬砌外水压力计算探讨

从隧道涌水量预测、水工隧洞求解衬砌外水压力常用的折减系数法等方面,通过简化模型分析隧道富水段在“限量排放”下的衬砌外水压力计算方法,并探讨“限量排放”的实施问题,得出一些有益的结论供设计参考。     

向家隧道涌水及注浆加固圈研究分析

向家隧道进出口处在全风化花岗岩中,孔隙和裂隙水均较发育,围岩破碎,地下水补给条件复杂,隧道发生涌突水的可能性非常大[1]。以向家隧道洞口段V级围岩段为例,展开了隧道V级围岩段涌水预测及注浆加固圈研究。研究成果为该隧道施工提供了技术支持。     

隧道水射流开挖技术的可行性研究与探讨

为研究高压水射流技术在隧道开挖过程中的可行性,节省造价和工期,改善作业环境,降低安全风险,阐述了水射流破岩机制的原理,调研了适合隧道水力开挖的关键参数和开挖方法,有针对性地对单独水射流开挖隧道、水射流配合机械开挖隧道和水射流辅助机械开挖隧道3个方案进行了技术、经济效能的分析。通过计算,验证了采用高压水射流配合机械开挖隧道的可行性,认为水射流配合机械开挖隧道更能体现隧道施工的经济性,并能满足施工进度、作业环境和工程风险等方面的要求。     

长深隧洞突涌水危险性等级指标及评价方法

长距离、大埋深已成为未来隧洞工程的新特点,其中突涌水问题是制约此类工程开挖进度的关键因素之一。陕西省引汉济渭秦岭输水隧洞越岭段长81.8 km,最大埋深2 000 m,地质构造复杂,因此以该工程为背景研究长深隧洞突涌水灾害等级评价问题具有重要的科学价值和实用价值。在分析大量地下洞室突涌水灾害的基础上,针对长深隧洞突涌水的孕灾环境,遴选了地层岩性、岩层产状、不良地质、地表汇流条件、隧洞底部水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、层面（间）节理裂隙与地表河流规模结合度7大指标,采用打分法描述指标致灾因子的致灾程度,构建了长深隧洞突涌水灾害危险性等级评价指标体系,运用模糊层次分析法构建指标间的判断矩阵,用最大特征根法求取每个指标的权值,通过对评级层建立云模型,使综合评价等级的隶属度更加客观,形成了一种长深隧洞突涌水灾害危险性等级评价方法;并建立了突涌水危险性等级与单点最大突涌水量范围之间的对应关系,可在初期设计阶段预测突涌水量范围。结果表明：秦岭隧洞已开挖段（约60 km）突涌水危险性评价结果与实发突涌水情况吻合性较好,验证了长深隧洞突涌水灾害危险性等级指标及评价方法的可靠性,对秦岭隧洞未贯通（约20 km）突涌水危险性进行评价,为有效预防突涌水灾害发生奠定了基础。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。