临界状态下沙堆大规模坍塌的机制

基于自组织临界性的概念，探讨了散粒体系统的动态特性．通过单面坡沙堆实验，发现颗粒非均匀系数为2．85的沙堆呈现自组织临界性，而由均匀沙构成的沙堆大规模坍塌呈现准周期分布．提出了沙堆具有散粒层和摩阻层典型的二元结构．实验表明，非均匀颗粒的沙堆，在临界状态发生的大规模坍塌基本上只发生在散粒层；而均匀沙堆发生的大规模坍塌影响到摩阻层．认为颗粒的均匀性影响系统在临界状态下的动力学行为特征，均匀性不同的沙堆，在临界状态下发生的大规模坍塌具有散粒层坍塌和深层坍塌2种不同形式．     

分形元胞自动机在自组织临界性中的应用

基于元胞自动机分形模型，探讨了散粒体自组织临界性（SOC）的机制．不同级配散粒体单面坡的已有试验表明，散粒体的SOC与非均匀系数有关．应用分形理论计算了沙堆颗粒级配的分维数，结果表明，呈现SOC的沙堆，颗粒级配具有分形特征．进而假设：若大尺度非均匀沙系统的组构特征具有分形特性，系统也能呈现SOC．为解释此假设，建立了既能表征非均匀系数又具有分形组构特征的元胞自动机沙堆模型．数值模拟表明，元胞排列方式服从分形时，沙堆模型呈现SOC，而等间隔排列的模型不呈现SOC，结果与假设一致．最后对SOC的判据进行了讨论，认为系统组构特征具有分形特性是大尺度非均匀沙系统呈现SOC的必要条件．     

芦山地震余震发生及演化的自组织临界机制

为探讨芦山7.0级地震余震演化动力机制,应用统计地震学方法,分析了2013年4月20日—6月20日芦山地震余震序列的宏观统计分布规律;基于自组织临界理论,提出了一种新的余震模型,以期阐明相关统计地震学规律的产生动力机制,并深入讨论了该模型的自组织临界性.该余震模型的具体算法是在经典Olami-Feder-Christensen地震模型基础上,引入了应力衰减因子和应力扩散各向异性因子.研究结果表明:芦山7.0级地震余震序列的震级分布遵循Gutenberg-Richter统计规律,幂指数值约为0.766;其余震序列的时间分布遵循Omori统计规律,幂指数值约为2.52.新建模型的数值模拟能同时对芦山地震余震序列呈现出的Gutenberg-Richter和Omori统计规律给出满意的预测结果,模拟结果与实际情况高度吻合,表明龙门山断裂带处于一种自组织临界状态,芦山地震余震过程实质上是一种自组织临界现象.      

山地系统灾变行为自组织临界性研究

为了研究山地系统宏观动力学的整体规律,基于戴维斯地貌发育理论,提出处于地貌发育阶段幼年晚期的河谷及壮年期的山地具有自组织临界性(self organized criticality, SOC)的内禀属性,并建立了基于斯特拉勒积分的大流域地貌发育阶段判别方法.以地震触发崩塌滑坡为切入点,通过震区实震资料分析、元胞自动机模拟、振动台沙堆模型实验,提出不同烈度区地震触发崩塌滑坡分布的演化规律:在Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度区,崩塌滑坡规模与出现频率之间存在良好的负幂律关系,在Ⅹ度区,幂律关系弱化,在Ⅺ度区,这一关系转为对数正态分布. 通过3个案例介绍了SOC理论在岩土体地震扰动深度评估、泥石流防治工程设计径流量极值计算、基于地震活动性参数b值在地应力评估中的应用.      

基于自适应临界状态的交通流运营安全评价

考虑实际交通流中车辆驾驶员的主观能动性,改进交通冲突技术机械式假设的不足,提出交通流自适应临界状态概念.构建车速差、减速度差和行程时间差等3个模型,量化交通流运营状态的自适应能力.以安全车头时距和实际车头时距的差值,评价实时交通流运营安全性.通过实验分析,结果表明基于自适应临界状态的运营风险与历史事故数之间存在良好的相关性.     

基于元胞自动机的地震触发崩塌滑坡分布规律

为了从物理角度对地震触发崩塌滑坡分布规律的机理进行诠释,通过汶川震区典型路段考察和遥感资料解译发现:位于IX度地震烈度区,崩塌滑坡方量与出现频率之间存在良好的负幂律关系;在X度区,崩塌滑坡面积与出现频率的关系仍可用负幂律描述;在XI度区,这一关系转为对数正态分布.元胞自动机模拟表明:以扰动值递增模拟地震强度的增大,沙堆模型的动力特性也经历了幂律—幂律弱化—对数正态分布的演变过程,从而在自组织临界性的概念框架下,证明了上述不同烈度区地震触发崩塌滑坡分布概型的演变规律具有普适性,为汶川地震崩塌滑坡编目以及高烈度地震山区灾势预估等提供了科学依据.      

低阶大气环流模型的稳定性与分岔分析

研究了低阶大气环流模型的稳定性和分岔性质.用李亚普诺夫方法和定性理论分析了模型的稳定性,证明了全局一致渐进稳定和极限环的存在性,并给出了低阶大气环流模型的分岔条件.此外,研究了模型的Hopf分岔,并用规范形理论得到了Hopf分岔临界状态,最后运用数值仿真对所给的定理和条件进行了验证.     

散粒体斜坡地震崩塌规律离心模型试验研究

根据拟静力离心试验原理,以沙堆作为散粒体斜坡的概化模型,开展粒径分别为0．5～1．0mm、8．0～10．0mm2种均匀沙和粒径范围为0．25～10．0mm、非均匀系数为3．1的非均匀沙沙堆模型离心试验．试验分别在Ⅴ度、Ⅵ度和Ⅶ度3种不同地震烈度条件下进行,出现了不同的崩塌现象．试验结果表明：粒径为0．5～1．0mm的均匀沙在3种烈度地震作用下的崩塌规模均服从准周期分布;8．0～10．0mm的均匀沙和非均匀系数3．1的非均匀沙在Ⅴ度地震烈度作用下的崩塌规模服从负幂律分布,呈现自组织临界性特征,而在Ⅵ度、Ⅶ地震烈度作用下的崩塌规模服从正态分布．根据试验结果给出了崩塌规律为负幂律分布和正态分布的分布函数．     

城市道路交通场景下车辆自组织网络建模与仿真

"城市交通拥堵"问题已成为现代城市管理所面临的难题,车辆自组织网络是物联网在智能交通领域的应用形态,近年来逐步成为学术界研究的热点.因为车辆自组织网络的通信数据通过普通实验方法较难获取,实地测试代价昂贵,目前的车辆自组织网络研究大部分都基于仿真,交通仿真是可以采取的有效方法之一.从交通系统微观仿真角度,分析了车辆自组织网络的分层协议模型;基于OPNET软件构建了车辆移动模型;以西部中小城市道路交通场景下V2V仿真为例,进行城市道路交通场景下车辆自组织网络建模与仿真研究.仿真实验表明车辆在低速运行时,AODV协议在网络平均时延、吞吐量、路由负载等性能上都优于DSR协议,更适合网络的通信需求.研究成果对于促进车辆自组织网络在基于物联网的智能交通领域的应用具有理论意义和实践价值.     

双轴二倍频振动筛的自同步及稳定性

利用振动筛的运动微分方程和两激振器的回转运动方程,建立了双轴二倍频自同步振动筛同步相位差 角的微分方程;通过研究该微分方程状态方程的平衡点,提出了振动筛实现二倍频自同步的必要条件,应用 Lyapunov稳定性理论,建立了振动筛的运动稳定性条件,并通过实例计算进行了验证.结果表明:振动筛满足同 步条件和稳定性条件时可以实现二倍频的自同步并稳定运转;当扭振固有角频率与低速轴激振角频率之比的平 方等于4/7时,振动筛处于临界状态,当该值小于4/7时,振动筛的运动稳定.      

Experiments of Multi-element Composite Foundation with Steel Pipe Pile and Gravel Pile

A set of self-developed apparatus for foundation physical model were utilized to conduct model tests of the multi-element composite foundation with a steel pipe pile and several gravel piles. Some load-bearing characteristics of the multi-element composite foundation, including the curves of foundation settlement, stresses of piles, pile-soil stress ratio, and load-sharing ratio of piles and soil, were obtained to study its working performances in silty sand soil. The experimental results revealed that the multi-element composite foundation with steel pipe pile and gravel pile contributed more than the gravel pile composite foundation in improving the bearing capacity of the silty fine sand.     

CFG桩结合砂桩处理软土地基技术

软土地基是路基施工中经常遇到的施工难题,如何因地制宜地选择施工方法成为当今施工技术讨论的热点。结合工程实例,系统阐述CFG桩结合砂桩处理软土地基加固机理,论述CFG桩与砂桩的布置形式及CFG桩与砂桩的施工工艺流程、质量控制措施。工程实践表明,CFG桩结合砂桩技术处理软土后其工程性质改善较明显,施工快捷,工程造价低,具有显著的经济效益和社会效益。     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

强震作用下群桩基础抗液化性能的振动台试验

为研究强震作用下群桩基础抗液化性能优于单桩基础的具体表现形式,依托海南省海文大桥工程,采用振动台模型试验开展单桩、四桩、六桩基础处理液化地基的差异性研究,分析了3种不同工况下饱和粉细砂土层中孔压比、桩身加速度和弯矩时程响应差异及其三者相互关系。研究结果表明:0.35g地震动荷载作用下,3种工况均产生液化现象,饱和粉细砂土层深处的孔压比开始增长时刻及稳定时刻均滞后于浅层;六桩基础完全液化耗时比四桩基础延缓4.41~4.82 s,四桩基础完全液化耗时比单桩基础延缓4.00~4.42 s;随着桩数的增加,同一深度处饱和粉细砂土层中桩身最大加速度及其放大系数均逐渐减小,桩身最大加速度出现时刻逐渐滞后,且随着孔压比的增大,桩身加速度逐渐减小;六桩基础最大弯矩较四桩基础小25.95%~43.50%,四桩基础最大弯矩较单桩基础小28.80%~33.10%,单桩基础最大弯矩出现时刻比四桩基础早1.22~1.27 s,四桩基础较六桩基础提前0.66~0.72 s,且桩身弯矩随孔压比的增大逐渐衰减,说明液化前饱和粉细砂土层具有软化减震作用。可见,六桩基础抗液化性能优于四桩及单桩基础,在液化土层桩基础抗震设计中,可通过群桩基础形式提高其抗液化性能。      

砂桩在高速公路软土地基加固中的应用

砂桩在公路工程软土地基中的应用越来越广泛,因此有必要通过实例,分析其加固软基的适用性、理论依据、施工中关键环节的控制以及砂桩处理过的地基固结沉降等。     

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

CFG桩在高速公路软土地基处理中的应用

CFG （Cement Fly-ash Gravel）由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和而成.CFG桩在砂土、粉土、黏土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例.分析了高速公路软土地基处理中的CFG桩应用情况和注意事项,可为相关施工提供参考.     

碎石桩处理软土地基的经验总结

结合碎石桩在丹庄高速公路的实际应用,详细地介绍了碎石桩的施工工艺及施工过程中的注意事项,实践证明了碎石桩处理软土和砂土液化的地基是一种非常可行且经济的方法,值得推广。     

砂桩加固软土地基侧向位移分析

以某高速铁路试验段软基处理工程的实测数据为基础,对砂桩加固软土地基的侧向位移变化规律及其与沉降的关系作了分析。分析结果可知,砂桩加固处理软基的侧向位移主要发生在填筑期,后期增长缓慢并很快趋于稳定;砂桩加固处理加快了软土层的固结速率,起到了限制侧向变形的作用,减小了软基的侧向位移。