一维土柱高压充气阻渗法的数值模拟

滑坡高压充气阻渗法是一种全新的滑坡抢险方法,目的是通过主动方式阻止水流入渗,可以作为一种防止滑坡的抢救性措施。高压充气阻渗法利用了空气可以阻止水流入渗的原理,其阻渗过程是空气驱替水的水气二相流过程。通过有限元数值模拟,综合考虑水气二相流的影响,分析比较了充气和不充气两种情况下一维土柱降雨入渗过程中孔隙水压力、孔隙气压力、体积含水量的变化过程。结果表明：高压充气阻渗法可以减缓水流入渗速度,有效阻止水流入渗。最后还提出了提高高压充气阻渗法数值模拟精度的三点意见。     

冻融条件下土的毛细水上升试验研究

通过室内模拟试验,证明冻融循环能引起粘性土的水分迁移,使毛细水上升高度增大;而砂土的毛细水上升高度不受冻融作用的影响.建议采用起始冻胀含水量作为毛细水上升危险高度的判定标准,并提出了常见路基土的毛细水上升危险高度建议值.     

装配式钢筋混凝土管型通道数值模拟与现场试验

建立了钢筋混凝土管型通道的力学模型,通过面-面接触单元模拟回填土与管型通道及管型通道与管片接缝处的相互作用,有效地分析了管型通道的变形及管片的应力分布状况;运用单元的"生"、"死"功能模拟装配式管型通道的吊装及土体回填的施工全过程,同时利用该模型分析了六安—武汉高速公路装配式管型通道施工过程的变形及应力分布情况,并与现场试验实测值进行了对比分析。结果表明:该模型能较真实地模拟施工过程中管型通道的变形和受力,且能有效地分析装配式管型通道及盾构隧道衬砌管片的力学特性。     

交通荷载作用下公路路基动力特性的数值模拟研究

根据交通荷载的特性,应用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,将交通荷载作用下的公路路基简化为三维立体模型,采用拟静力法来分析动态的数值问题,分别以静荷载、移动恒定荷载和正弦荷载的形式模拟交通荷载.从现有的弹塑性土体本构关系入手,建立路基土有限元模型,通过模型参数的确定,对路基土在交通荷我作用下的动力响应进行数值分析和计...     

基于三维离散元黏弹性模型的沥青砂单轴压缩数值模拟

通过建立三维离散元模型对沥青砂单轴压缩试验进行了一系列的数值模拟.沥青砂是由近似大小的圆细砂颗粒和沥青混合而成,是一种理想化的沥青混合料.首先在三维离散元模型中对沥青砂的三维空间结构进行了数字重构,然后引入Burger's模型模拟沥青的黏弹性质,同时建立以时间和温度为函数的黏结破坏模型模拟沥青砂在单轴压缩过程中的应力一应变曲线,尤其是在应变软化阶段的力学表现.研究结果表明,建立的三维离散元模型对沥青砂在单轴压缩试验中各阶段的应力与应变特性都能进行较好地数值模拟,在细观层面上为进一步分析和预测沥青材料开裂破坏产生和发展的演变过程提供了新的研究手段.     

路堤下伏溶洞受力模式和变形破坏的数值模拟

为进一步揭示溶洞的受力模式和变形破坏过程,根据勘察结果建立考虑地层分布、溶洞形状、溶洞位置等因素的模型,模拟路堤分层填筑的过程,采用力法、强度折减法分析溶洞受力模式及其对破坏的影响。通过预埋钻孔多点位移计监测路堤填筑过程中溶洞及其上覆土层的变形破坏过程,并建立数值模型重现其破坏过程。根据应力状态和Hoek-Brown强度包络线,将破坏形式划分为张拉破坏、拉伸剪切破坏和压缩剪切破坏,并分析顶板倾角和洞穴形状对破坏形式、变形及稳定性的影响。基于抗弯理论,推导路堤容许填筑高度的解析解,并根据地应力和拱效应进行修正。结果表明：弯拉应力在拱效应和地应力的挤压作用下减弱,导致溶洞顶板进入剪切塑性状态,而非拉伸塑性状态;由于未能考虑拱效应和地应力的挤压作用,以往按照简支梁假设计算的弯拉应力结果偏大;矩形溶洞的顶板受力状态以拉剪为主,而椭圆形溶洞的顶板由于拱效应受力状态主要为压剪,实际形状溶洞的稳定性介于二者之间;顶板倾角（25°以内）对变形和稳定性影响不明显,但溶洞顶板的受力模式由压剪变为拉剪;为防止岩溶失稳,应控制路堤填筑高度,但现行规范中厚跨比大于0.8的规定过于保守,抗弯估算法优于厚跨比评价法,但仍偏保守,考虑地应力和拱效应的修正抗弯估算法最接近工程实际和数值计算结果。     

多级高陡边坡开挖过程数值模拟及稳定性研究

边坡开挖方法与加固措施对其稳定性变化具有重要影响,尤以公路高陡边坡最为突出.基于此,以贵州某高速公路高陡边坡工程为研究背景,结合实地调研结果,采用UDEC离散元法和现场监测手段,探讨了坡高、坡角及开挖级数对高陡边坡开挖过程中坡体应力场、位移场及稳定性安全系数的影响规律.结果表明:坡体位移自坡面(顶)向底部递减,而最大主...     

道路工程中碎石散粒体材料极限二次松散系数试验研究

研究了碎石散粒体材料极限二次松散系数的测定方法并设计了测试装置.试验分析了不同粒径、颗粒形状、不同含水率、含泥量及级配对散粒体材料极限二次松散系数的影响.试验表明,随着碎石散粒体材料粒径的增大,极限二次松散系数呈现先增大后减小的趋势,且相同粒径的碎石相比卵石具有更好的松散能力.随着含水率的增大,碎石散粒体材料的极限二次松散系数先下降后增加.含泥量对碎石散粒体材料的影响很大,尤其是对于小粒径的碎石散粒体材料.级配碎石散粒体材料的松散性较单一粒径的松散性差.     

含硫酸钠风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正

针对中国西北部沙漠地区风积沙路基土出现的硫酸钠盐渍化现象,为探究水盐耦合效应对含硫酸钠风积沙路基土水力、力学性质的影响,实验室配置不同Na₂SO₄盐分含量的风积沙路基土试样,基于ASTM D5298-16规范中滤纸法测试其基质吸力、总吸力并绘制土-水特征曲线,分析含盐量对基质吸力、总吸力土-水特征曲线的影响规律,在v-G模型的基础上进行含盐量修正,建立可以考虑水盐耦合效应的风积沙路基土土-水特征曲线模型并通过试验数据对模型拟合验证。结果表明：Na₂SO₄盐分含量对风积沙基质吸力、渗透吸力和总吸力均有影响,当体积含水率较高时,含盐量主要通过影响渗透吸力而对总吸力影响较大,而当体积含水率较低时,含盐量会对基质吸力产生一定影响;含盐量改变主要对v-G模型中参数a产生影响,含盐量修正后的v-G模型在拟合阿拉善地区含硫酸钠风积沙路基土基质吸力和总吸力土-水特征曲线时适用性较好。研究结果可为该类土体相关工程实践提供理论指导。     

扫路车吸尘装置仿真分析与改进研究

传统的吸扫式扫路车,配备有清扫装置和由风机、吸尘装置、风道、垃圾箱等组成的气力输送系统.清扫作业时,利用扫刷将路面垃圾扫至吸尘装置前面,利用风机运转时,在气力输送系统中产生的动压和静压,通过吸尘装置将垃圾吸入垃圾箱内,以达到清除路面垃圾的目的.因此,吸尘装置是扫路车重要的一环.但传统扫路车的吸尘装置有作业速度慢、吸拾效...     

沥青路面压电输出的数值模拟与试验

基于ABAQUS建立了沥青路面压电输出（电压）的数值模拟方法,系统地研究了压电换能器属性及铺设参数、路面结构与温度、轴载等对沥青路面压电输出的影响,为优化设计沥青路面压电能收集系统提供参考。通过车辙试验测试了压电式沥青混合料的电压,并与数值模拟结果进行对比,验证数值模拟方法的可靠性。结果表明：路面模型平面尺寸大于5.0 m×5.0 m可保证模拟精度;压电材料PZT-5X具有相对较低的弹性模量和最高的压电参数,因此电压最高,其分别是PZT-4与PZT-5H的1.77倍与1.97倍;长方体与圆筒形状压电换能器的压电基本一致,均为柱形的1.40倍;优先推荐使用内径0.8 cm、外径1.6 cm、高0.2 cm的圆筒PZT-5X压电换能器;电压随轴载与路面温度的增加而增大、随埋置深度的增加而降低,柔性路面结构比半刚性结构的电压大。室内车辙板试件表面和距路表1 cm处的压电换能器的实测电压与数值模拟结果的误差在3.9%之内。     

机场道基毛细水上升高度及处治对策研究

以某机场高富水土基为背景,采用GEOStudio有限元软件,建立精确反映孔隙率、含水量与基质吸力、孔隙水压力相关性的数值模型。分析结果表明:无隔离层黏土道基毛细水上升高度为2.6m;采用砂砾石隔离层可降低毛细水的上升高度,推荐采用0.6m厚级配砂砾石作为隔离层方案,既减小填高和造价,缩短了工期,又减少了对环境的破坏,具有良好的经济效益与社会效益。     

路基土动态回弹模量预估进展与展望

路基动态回弹模量是路面结构设计的重要参数,而路基土回弹模量MR的预估是确定路基回弹模量的基础。基于此,总结分析国内外路基土动态回弹模量预估模型的主要成果,并根据预估模型变量的不同,将典型预估模型分成了3类:第1类(A类)是以应力为变量的预估模型;第2类(B类)是将基质吸力耦合到应力变量中的预估模型;第3类(C类)是将基质吸力作为独立应力变量的预估模型。进而,从每类模型中选取2个被广泛接受的代表性模型,并采用3种土样的重复加载动三轴试验数据,对各类模型的适用性和特点进行分析。结果表明:A类模型形式简单,考虑了体应力、偏应力、八面体剪应力等应力变量对路基土动态回弹模量的影响,但对路基湿度状态的反映仅体现在k₁,k₂,k₃等模型参数中;B类模型是基于微观力学理论和热力学定律或基于Bishop非饱和土的有效应力原理提出的,若通过试验确定有效应力参数,成本高且设备不易操作,若通过经验公式来确定则误差较大;C类模型又分为将基质吸力作为应力的增量和乘积2种形式,增量形式导致M_R随基质吸力的变化不受围压、循环偏应力...     

柔性石笼挡墙土压力的PFC2D数值模拟

使用国际上先进的颗粒流离散元程序——PFC2D,根据工程实际情况,建立了石笼挡土墙的PFC2D模型,使其发生向内和向外两种平移模式,测量土中相应深度的土压力,对整体进行了观测和研究。结果表明,(1)墙体向外平移时,在约1 m的深度范围内,各种位移量下的应力值比较接近,在5 m深度处,各种位移量情况下几乎同时达到侧向土压力和竖向土压力的最大值。(2)墙体向内平移时,在1.5 m的深度范围内,各种位移量下的土压力值比较接近而且与深度呈严格的线性关系;在2 m处,土压力都达到了极大值,之后土压力与深度呈现出明显的非线性,逐渐减小,从而提出了主动土压力和被动土压力的深度范围。     

山区高速公路路基差异沉降数值分析

为了确定路基差异沉降规律,结合河北某高速公路具体工程实际,选取路基建设中有代表性的路基断面建立有限元模型,分别对横向半填半挖式、高填方及纵向填挖交界处等三种情况下的沉降状况进行了数值分析。结果表明:路基差异沉降最不利的位置出现在路基边坡处,建议道路建设过程中应重视路基边坡,特别是特殊路基填方处路基边坡的稳定性。     

流沙层注浆数值模拟研究

分析了流沙层地质结构特点,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对流沙层渗透注浆进行稳态与瞬态的数值模拟研究,分别计算了静水条件下和动水条件下注浆浆液扩散过程,分析了动水条件下浆液扩散规律,分析了不同注浆材料及不同注浆压力对浆液扩散过程的影响.研究结果表明:浆液在渗流场中大致呈钟形分布且都存在逆水流扩散区域,浆液与水之间没有明显分界面而是存在一个过渡区.压力从进水边界和注浆口向出流边界衰减,在注浆口和进水边界之间存在一个压力极小值点并存在一个速度接近零的区域.浆液黏度越低扩散范围越大.随着注浆压力的增加,浆液扩散范围不断增加,两相渗流达到稳定渗流状态所需要的时间也变长.