地震作用下的抗滑桩支护边坡模拟分析

依托某高速边坡工程,对预应力锚索抗滑桩加固的边坡进行了数值模拟研究,对地震荷载前后边坡的稳定性、水平位移、桩身弯矩变化规律进行了分析,明确了边坡潜在滑动面的位置以及各个模拟阶段边坡稳定系数呈现增大后减小的变化规律,同时也发现了地震荷载作用过程中边坡稳定系数随地震峰值的变化呈阶梯状下降,最后稳定于1.16。在地震峰值荷载作用下抗滑桩的水平位移均增大,其弯矩呈中间大两端小的变化规律。     

斜坡堆积体抗震加固措施离心模型试验

为探讨地震作用下斜坡堆积体的加固破坏机理,基于拟静力法理论,采用土工离心模型试验技术和数值模拟方法,对采用抗滑桩、抗滑桩联合锚杆框架2种加固措施进行了对比分析．试验研究表明：坡脚只采用抗滑桩加固时,可能发生越顶坍塌的破坏模式;采用锚杆框架和抗滑桩联合加固,能够改善坡体内部的应力、应变分布规律,大大减小地震作用下坡面变形和抗滑桩受力．在此基础上提出：在高烈度地震区,对斜坡堆积体的工程设计应强调“固脚强腰”的防治原则．     

泥石流和速流结构耦合作用数值模拟

泥石流具有强烈的冲击破坏作用，是防治结构和穿越泥石流沟谷其他建筑物毁损的重要影响因素，笔者在文中基于流固耦合的基本理论，运用有限元程序ADINA对西昌平川泥石流中的速流结构在泥石流冲击作用下的动力响应进行数值模拟，通过对水平位移和应力的分析，得到了一些有益的结论，     

泥石流和速流结构耦合作用数值模拟

泥石流具有强烈的冲击破坏作用,是防治结构和穿越泥石流沟谷其他建筑物毁损的重要影响因素,笔者在文中基于流固耦合的基本理论,运用有限元程序ADINA对西昌平川泥石流中的速流结构在泥石流冲击作用下的动力响应进行数值模拟,通过对水平位移和应力的分析,得到了一些有益的结论.     

颗粒强化金属基复合材料力学行为的数值模拟

提出了一种用于颗粒强化复合材料力学性能数值模拟的空间结构模型，并利用该模型对典型颗粒强化金属复合材料－高相对密度钨合金的力学行为进行了数值模拟计算，结果表明：拉伸变形时，粘结相最先进入塑性状态；由于粘结相的塑性变形，应力逐渐在钨颗粒中集中；屈服强度随钨含量增加而增加；弹性变形量随钨含量增加而减小。     

绕方柱流速度场的数值模拟

采用有限差分法 ,对雷诺数为 2 .2× 10 4 的三维绕方柱流的速度场进行了大涡模拟。运用时间分裂控制(Split Operator)法 ,将N S方程分为对流步、扩散步和传播步。对Smagorinsky假设在近壁区的发散问题用两层模型而非通常采用的WallDampingFunction进行处理。对流项用迎风 中心差分格式模拟 ,压力方程用SOR法迭代求解。计算得到的沿对称线的时均顺流向速度的计算结果与文献上的实验结果进行了比较 ,结果吻合较好。     

有缝隙颗粒堆积体中应力传递规律的实验研究

散体颗粒堆积体在自然界和实际工程应用中普遍存在,具有许多复杂奇异的特性,如应力链、崩塌、非线性波等.对有缝隙颗粒堆积体进行焦散线实验研究,与无缝隙情形进行对比分析,发现:缝隙的存在对应力的传递有较强的阻碍作用,使颗粒堆内部应力的传递范围明显缩小,其分布满足六次多项式规律,而不是无缝隙情形的抛物线规律;有缝隙颗粒堆内部的应力分布符合高斯分布函数,各层应力的最大值是无缝隙情形的2～3倍.     

落石冲击力评定的离散元颗粒流数值模拟

为使落石冲击力评定更合理、有效,以离散元模型(DEM)为理论基础,利用颗粒流(PFC)单元法研究垂直下落条件下落石对结构的冲击力,分析了落石高度、重力及回填土厚度对冲击力的影响规律.将PFC数值模拟结果与其他几种落石冲击力计算方法所得结果进行比较,结果表明:落石冲击力与落石高度及重力均呈明显的线性关系,落石冲击力随落石高度线性变化幅度与落石重力有关,而落石冲击力随落石重力线性变化幅度与回填土厚度有关;回填土厚度为0.6 m时的冲击力比无回填土时减小50%~60%,回填土厚度大于2.0 m时,缓冲幅度趋于稳定,说明回填土厚度有一个合理范围,超出时,结构总荷载会增大;离散元颗粒流数值模拟方法通过阻尼设置来模拟空气在落石下落过程中产生的作用,使得在评定大体积落石从较高高度下落时产生的冲击力更加合理.      

串列双方柱绕流的数值模拟

采用有限体积法,利用RNG k-ε模型对雷诺数Re=22 000情况下二维串列双方柱绕流进行湍流数值模拟。着重研究了不同的方柱间距比时上下游方柱所受到的阻力、升力与涡街特性,以及各方柱后尾流的变化情况。计算结果表明:上游方柱受力明显大于下游方柱,但两方柱脉动频率几乎相等,而升力有较大差别;下游方柱所受阻力沿水流方向随着间距的增加而增大;受上游方柱尾流作用,下游方柱升力增加,脉动较单柱情形时明显变大;分析了不同间距下流场的演变情况。     

层状黏性土中静压桩贯入特性颗粒流的数值模拟

为深入探讨层状黏性土中静压桩的贯入机制,结合离散元PFC2D软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触黏结模型对模拟土体的优越性,建立了静压桩贯入层状黏土中的离散元模型,实现了离散元中静压桩的贯入过程;探讨了静压桩贯入过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力以及桩侧径向压力随贯入深度的变化规律,从细观层次上分析了不同桩径的静压桩贯入层状土中土体接触力链的分布特征,明确了沉桩过程中土体位移的变化规律. 试验结果表明:随着桩径的增大,土层的变化对压桩力的影响逐渐减小;桩侧摩阻力和桩侧径向土压力的变化规律相似,在同一贯入深度处均出现明显的退化现象;不同土层接触力链的表现形式不同,桩端位于粉质黏土层时,桩端的影响范围约为7D （D为桩径）,桩端位于粉土层时,桩端的影响范围约为9D;粉质黏土中土颗粒主要以径向位移为主,而在粉土层中土颗粒位移受其上下土层的软硬程度制约.      

粘土路堤边坡稳定性及其放坡坡率数值模拟研究

路堤放坡坡率决定着路堤占地面积的大小.基于粘土在高等级公路建设中作为路堤填料使用较多,采用Flac3D软件对具有代表性的粘土路堤在不同填土高度下的稳定性进行数值分析,探讨粘土路堤边坡坡率随填土高度的变化情况,可为公路建设过程中路堤的设计和施工提供一定的理论参考.     

地震区棚洞合理结构形式的研究

以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗震性能更优越;拱式棚洞比柱式棚洞抗震性能更好;柱式棚洞柱与横梁的连接形式不同而应力分布规律发生变化;地震时,洞顶回填土与边坡的交界面可能产生滑动。     

爆破震动对路堑边坡的数值模拟

开挖爆破是山区路堑边坡的常用施工方法,爆破开挖会对周围边坡造成严重危害,因此有必要研究爆破震动波对既有边坡的影响。市政规范规定50 m为铁路保护范围,该范围内禁止爆破施工,200 m范围内为控制性爆破范围。选取振速接近1.5 cm／s的实测爆破震动波,对工程实例场平边坡进行数值模拟。由于边坡距北侧现状渝怀铁路50 m ,在对地块进行场平开挖时,需采取控制性爆破施工,文中模拟爆破震动对该边坡的影响。结果显示：U X位移主要集中在坡面坡脚位置,UY位移从上至下呈依次减小趋势;应力分布从上至下逐渐增大,最大应力集中在坡底处;加速度时程曲线坡顶波动最为激烈,坡脚次之。本次模拟采用的炸药用药量对该边坡基本不造成危害。     

风载作用下震裂山体崩塌机制及稳定性评价方法

为了揭示风载作用下震裂山体的崩塌机制,建立其稳定性评价系统,在岩体震裂特征现场调查和河谷风现场测量的基础上,以茂县石大关乡崩塌为例,开展了不同条件下的大型风洞试验研究。研究结果表明:石大关乡崩塌为震裂山体在风载助推作用下发生溃崩的典型实例,此类灾害因震裂山体独特的结构特征,使得结构面对失稳模式的控制作用不再明显,加之河谷风受地形影响,分布规律复杂多变,具备与通常重力环境下斜坡失稳机制迥异的特征,整体以溃崩式失稳,表现为迅速解体溃散垮塌;岩体震裂损伤是崩塌产生的基础,渐近性风化是主要致灾因素,河谷强风的助推是崩塌发生的诱因之一;岩块的失稳风速与风的入射夹角、岩块的高宽比和后缘缝隙的宽度成反比。      

黄土公路边坡稳定性数值模拟研究

以某高速公路边坡为工程背景,针对开挖后的高堑边坡,运用抗剪强度折减法,结合FLAC3D进行三维数值模拟分析,研究坡体变形破坏的演化规律。研究结果表明：土坡破坏前临界时刻发生最大应变增量处位于土坡最后发生剪切破坏的滑裂面上,且应变增量的等值线即为最危险滑裂面;剪切破坏带是沿实际滑裂面基本对称的带状区域,其应变增量由带状中心向两侧逐渐减小,而且剪切破坏带中心位置自坡脚处向上应变增量值逐渐减小,土体剪切破坏是从坡脚处向上逐渐发展并最终贯通为整个滑裂面。     

锚失效影响岩质边坡稳定的数值模拟

通过数值模拟分析设格子梁的锚失效对岩质边坡稳定性的影响。模拟了锚固边坡从加载到不同位置和顺序的锚失效后,其它锚索应力的变化以及边坡破坏情况;研究了边坡锚索失效对边坡稳定性的影响机理。研究结果表明:在荷载作用下,边坡上排锚索比下排锚索先破坏,失效锚索的锚固力会向其他锚索转移;折线破坏的边坡不同位置锚索破坏对边坡稳定性的影响有所不同。     

信号交叉口交通流的数值仿真

通过建立城市道路交叉口交通流黄红灯前后边界条件与计算方法,利用LWR模型描述了交叉口周期性中断交通流.在数值差分模型中,应用仿真时步交叉口状态数组标识交叉口信号灯状态,并依时推进仿真计算.不同于连续交通流,城市道路交叉口交通流根据红绿灯的变换采用各路段分时、分段计算方法突出各子路段在不同信号灯下的不同路权特征,同时在差分计算和边界上考虑不同子路段的相互影响与衔接,整体刻画了交叉口及相关道路交通流的时空变化.算例表明,LWR模型与特殊边界条件结合,并配合基本图的灵活性,在城市道路交通流推算中结果合理可信,模型具有良好应用潜力.     

队列行驶三辆汽车外流场的数值模拟

以智能车辆的MIRA简化模型作为研究对象,在自动控制的前提下,采用移动地面边界条件,对单车和队列行驶状态下的汽车外流场进行了数值模拟研究.分别获得了单车和各种行驶工况下的三辆汽车对称面的压力分布,队列行驶三辆汽车的压力分布与单车的压力分布相似,但是后两车前部的正压区明显减弱.对于等间距和不等间距2种行驶情况,改变车辆之间的距离来模拟多种状态.气动阻力的对比分析说明:队列行驶的三辆汽车,后两车的气动阻力都低于前车的气动阻力,而且平均气动阻力与单车相比均有了一定程度的降低.通过间距的改变分别进行数值模拟,获得了间距对前后行驶三辆汽车气动阻力影响的规律,为以后队列行驶的深入研究奠定了基础.