地下连续墙局部与整体稳定性分析

连续墙的稳定性问题在实际工程中是比较重要的工程问题.在分析了连续墙可能的破坏形式后,提出连续墙的局部与整体破坏模式.利用极限分析上限定理,构建摩尔-库伦土体中两种破坏模式的速度机动场,并求得了相应的外力功率与内部能量耗散,利用内外功率相等,将稳定性问题转化为非线性规划问题,并提出了相应的约束条件.利用优化算法,求得了局部破坏的稳定系数与整体破坏的安全系数,并分析了连续墙的稳定性随强度参数的变化规律.     

舟山蚂蚁岛海堤地基稳定性有限元分析

海堤填筑过程中,如何保证堤防地基稳定性是制定施工方案的关键。针对浙江舟山蚂蚁岛海堤工程,采用有限元强度折减法建模分析了典型断面的地基稳定性,结果表明:不同断面的稳定性安全系数与滑动类型不同;各断面的滑动破坏类型与地基土体性质、断面形状直接相关。同时,以典型断面的爆破地基处理方法对地基稳定性影响进行的研究表明,受爆破冲击荷载作用的海床极易发生滑动破坏。研究成果对海堤施工方案的制定提供了参考依据。     

考虑流-固耦合效应的异形盾构开挖面稳定性极限分析

为有效评估含水地层异形盾构隧道开挖面的稳定性,解决异形盾构隧道开挖面稳定性预测和控制等关键问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了主动破坏模式下含水地层中异形盾构隧道开挖面发生失稳破坏的演化过程以及开挖面极限支护力的确定方法。运用FLAC3D有限差分软件,建立了考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面主动破坏数值模型,通过FISH语言编程提取了异形隧道开挖面附近地层的孔隙水压分布。基于空间离散化技术和极限分析上限定理,采用线性插值方法计算了异形盾构隧道开挖面附近地层渗透力做功率,建立了含水地层考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面稳定性分析模型,揭示了断面形状、地层参数、地下水位等因素对隧道开挖面极限支护力和三维破坏模式的影响规律。研究结果表明：流-固耦合情况下的地层孔隙水压力要明显大于单渗流情况下的孔隙水压力;隧道开挖面附近的孔隙水压力梯度明显大于其他区域;在同等工况下,矩形、五心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较大,椭圆、三心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较小;各断面形状下的隧道开挖面的极限支护力随黏聚力、内摩擦角和地下水位的增大而增大;随耦合时间的增大极限支护力先是不断增...     

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式

仰拱作为隧道重要的组成部分,其底鼓变形是影响路面及轨道平顺性的关键因素,与车辆的安全运行息息相关,为确定大断面隧道仰拱底鼓的基本破坏模式,弄清仰拱底鼓产生机理,采用室内模型试验与扩展有限元数值模拟相结合的方法,对不同加载模式下仰拱底鼓的基本破坏模式进行研究,将试验结果与扩展有限元结果进行比较,验证试验中破坏模式的准确性。将围岩压力分为底部受力占优,侧面受力占优以及底部和侧面受力同时占优3种情况,以确保模型试验加载方式的可靠性,并对其破坏机理进行分析。研究结果表明：大断面隧道仰拱底鼓破坏的基本模式可以分为U-W形破坏、U-LJ形破坏以及U-H形破坏3种;U-W形底鼓时仰拱底部承受较大的顶升力,引起仰拱隆起变形,以仰拱中心受弯破坏为主,仰拱两侧拱腰处与上部衬砌相连,对其隆起有一定的阻碍作用,导致中心部位隆起速度明显高于两侧,最终形成W形的破坏形态;U-LJ形破坏时仰拱承受较大的水平轴力,导致仰拱出现剪切破坏,最终形成W形的破坏形态;U-H形破坏时仰拱在底部和侧面荷载的挤压下,仰拱与边墙的连接部位受剪破坏,无法有效传递轴力,最终导致仰拱与边墙脱开;仰拱中心以及仰拱与边墙连接部位为仰拱的易损薄弱位置;研究成果可为隧道仰拱结构的设计和施工提供理论依据,对保证隧道的安全运营具有重要意义。     

土质隧道围岩未支护段破坏模式分析

基于土质隧道围岩破坏模式的模型试验结果,通过临界尺度分析了未支护段围岩发生破坏的机理.根据围岩破坏形态和破坏机理建立了分析模型,推导了未支护段围岩发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件,并结合工程实例进行了分析.研究表明:围岩开挖的临界尺度控制了围岩的破坏模式,当开挖跨度或进尺分别大于相应的临界尺度时,未支护段就分别发生自稳破坏模式或进尺破坏模式;分别得到了发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件及破坏高度计算式;工程实例验证表明理论分析结果与实际相符.     

汶川地震跨断裂带小鱼洞大桥地震破坏分析

以汶川地震跨小鱼洞断裂带的小鱼洞大桥地震破坏为研究背景,通过对其震后现场的实地勘察分析,建立了小鱼洞大桥多点地震动激励的动力分析数值模型。考虑到断裂带两侧地震强度的区别,采用三角级数法模拟人工地震波时选用不同的地震峰值加速度,然后对其进行地震破坏数值分析,重点讨论了桥梁地震破坏的薄弱部位及其破坏原因。数值模拟结果基本体现了小鱼洞大桥的实际破坏状况,证明了数值分析模型的有效性。     

错列双钝体断面气动绕流干扰效应的数值模拟

为研究既有桥梁对近桥位复线桥的气动干扰,选取不同梁高典型断面,采用增强壁面处理(EWT)的数值模拟方法,对比研究了主梁断面高度、来流风攻角及风向等因素对错列双钝体断面间的气动特性影响,并对其流场结构进行了分析.研究结果表明:受既有桥梁影响,复线桥主梁断面在位于迎风向和背风向时,三分力系数与单幅断面差异显著.对于不同梁高情况,复线桥监测断面位于背风向时,迎风侧腹板负压区随遮挡面积的增大而增大,扭转效应更为明显,升力方向随梁高变化发生改变;对于不同来流攻角情况,背风向监测断面在负攻角下所受阻力较对应正攻角略大,攻角增大引起了断面间大涡的破裂.断面形状、高度、遮挡面积及来流攻角均在不同程度上引起绕流特性的改变.     

鸡爪沟地形高填方段软基变形破坏模拟分析

以广西南充—广安高速公路G标段K50 705和K50 770两个典型断面为研究对象,应用连续介质快速拉格郎日元法(FLAC),对两个断面的高填方段软基变形、破坏以及控制措施进行了模拟分析,结果表明:采用土工格栅可以有效地减小侧向水平位移,对路基的不均匀沉降也有很好的防止作用,模拟结果与经验相符。     

考虑脆性围岩张拉破坏的终南山超大直径深竖井稳定性分析

脆性围岩中常常发生张拉破坏,有必要对检验脆性围岩的抗张拉承载能力的判据进行研究。在此基础上对张拉破坏判据如何在工程应用进行了研究。采用数值分析对比分析了常见断面形式的较大张应变区域,为断面的合理选型提供了参考。提出了基于张应变破坏区的锚杆设计方法,认为锚杆的设计长度应略长于最终的张应变破坏区的厚度。最后将张拉破坏判据应用于终南山2号超大直径深竖井工程稳定性分析中。通过三维有限元模拟分析表明:按照张拉破坏判据,秦岭终南山2号竖井I级围岩在开挖后,仅进行喷射混凝土支护,便可保持稳定;Ⅲ级围岩在施加按张应变破坏区设计的锚杆后,围岩也可以保持稳定。     

跨越Ⅴ形峡谷桥梁多层介质效应的多点激励破坏模式

由于崎岖地形(非平坦地表和非均匀地层)具有复杂的地震动空间变异性,对于该类场地效应的地震特异性所引发的结构差动损害尚无系统性的研究。为了深入研究崎岖地形下地震动空间效应对结构的影响,针对多层非均匀介质Ⅴ形峡谷这种特殊地形,详细分析了Ⅴ形场地下地震动频谱特性的影响因素(行波效应、相干效应和局部场地效应等),并模拟了相应的地震动输入;对一横跨Ⅴ形峡谷的连续钢箱梁桥进行了有限元计算,对比分析了不同地震动输入和不同边界条件下结构模型的地震响应;探究了Ⅴ形场地超大震作用下的桥梁破坏模式,计算出结构的薄弱部位,并着重对比了Ⅴ形峡谷场地和平坦场地2种地形下的地震激励对结构破坏模式的影响差异,揭示了Ⅴ形峡谷场地下的模拟多点地震输入特异性对桥梁的结构响应和破坏模式的特殊影响,发现同水平场地相比该类场地下的地震激励会在桥梁内部引发额外的差动内力,进而使桥梁破坏更早发生并改变了结构的破坏模式。结果表明:①Ⅴ形峡谷场地极大地改变了地震波场中的散射波组成,且同水平场地地震激励相比,其对结构具有更强的空间差动效应,从而引发更大的差动内力;②与水平场地相比,Ⅴ形峡谷场地地震动输入下的桥梁破坏发生时间较为提前,且初始破坏点并不相同,从而导致结构的破坏模式改变。