石笼挡墙在振压下破坏机理的颗粒流模拟研究

基于颗粒流离散元理论,对北京某山区公路采用的石笼挡墙建立PFC2D模型,研究墙背土压力的分布规律;在路面施工压实过程中石笼墙体的位移分布、破坏机理;模拟石笼挡墙的破坏过程和破坏方式,以及墙背土应力释放过程.通过模拟分析得出以下结论:颗粒流离散元程序可以用于模拟挡墙结构物,并特别适用与模拟钢丝网等柔性结构;路基加压前后土压力分布规律与理论值基本相符;在路基的振动压实过程中,左侧石笼网最先达到抗拉强度而破坏,墙体丧失整体稳定性而逐步塌陷,形成堆积体,在靠近挡墙2m范围内路面轻微塌陷,路基土在第一层石笼体位置以上浅层内形成滑动面.     

软土运动作用下被动桩桩-土水平相互作用的三维有限元分析

运用ANSYS软件对软土运动作用下的桩-土相互作用的桩基础进行三维有限元分析,以DP材料来模拟土体的弹塑性性质,并考虑其大变形的影响,在桩-土间设置接触单元研究桩-土的相互作用,分析了软土层厚度和基桩数目对桩上侧向压力的影响,并比较了群桩中各桩基上侧向压力分布情况.结果表明:软土在局部堆载作用下产生了较大水平变形,桩上的侧向压力也较大;由于群桩中的"遮挡"和土拱效应,各基桩受到的侧向压力荷载并不相同,在被动桩的设计中应考虑这些因素的影响.     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法,对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析.分析中考虑土的塑性和大应变,并在桩土间设置接触单元,重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律,讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响.     

考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距研究

针对同时考虑作用在水体上的粘滞力和作用在土体上的渗透力这一特殊工况,建立微分平衡方程,求解得到计算水-土压力公式。以深基坑典型支护结构(止水帷幕+支护桩)处理方式作为研究对象,基于土拱理论推导出考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距计算式,并结合工程实例计算出考虑渗流影响的深基坑支护桩桩间距。     

复合地基在强夯振动下的破坏机理及安全距离研究

通过试验就强夯周边CFG桩复合地基在强夯振动下的破坏机理进行研究并提出强夯针对CFG桩复合地基的安全距离。     

隧道爆破荷载作用下中隔壁动力响应与破坏机理研究

中隔壁结构作为隧道初期支护体系中重要的承载构件,在隧道爆破荷载作用下极易发生损伤开裂和破坏。首先依托双向八车道的港沟高速公路隧道工程,进行爆破荷载作用下中隔壁的动力损伤破坏试验,提出中隔壁支护结构的破坏形态及类型;然后利用ANSYS/LS-DYNA建立隧道爆破与中隔壁支护结构数值模型,采用流固耦合的方法模拟岩体爆破及中隔壁支护结构的动力响应,并考虑单段装药量、爆距等不同因素,研究其对中隔壁破坏模式及形态的影响。研究结果表明：隧道爆破荷载作用下中隔壁破坏形式分为背爆侧混凝土开裂剥落、中心区域混凝土震塌成洞、钢筋网及纵向连接钢筋震坏断裂、钢拱架发生扭曲变形4种类型;中隔壁支护结构在爆破应力波的作用下处于反复拉压状态,并在岩石破碎抛掷冲击的作用下发生破坏,且中隔壁支护结构中心、顶部和底部是结构最易发生损伤的部位;单段装药量和爆距的改变会对中隔壁支护结构的破坏范围和破坏程度产生影响,且结构呈现出不同的破坏形态,与现场试验结果一致;建议隧道爆破施工时爆距控制在40 cm以上,单段药量控制在7.2 kg以下,以减少对中隔壁支护结构的破坏。     

地震作用下公路边坡变形破坏机理及防治对策研究

本研究以5.12汶川地震影响下大量变形破坏边坡,尤其是公路震害边坡为研究对象,选择118个典型地震影响的边坡实例,在现场详细调查研究的基础上,分析总结了强震作用下边坡变形破坏的过程和发育分布特点及规律,揭示了强震作用下公路边坡变形破坏的力学机理,并提出了相应的变形破坏地质力学模式和针对性的防治措施建议。     

降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析

针对现行的高填土质路堤边坡,基于饱和—非饱和渗流数学模型,设计了二维非稳定渗流程序,通过模拟因雨水入渗引起的暂态渗流场,分析土体中含水量、基质吸力的变化规律;采用等效粘聚力的概念,利用延伸的MOHR COULOMB破坏准则对路堤边坡进行了弹塑性有限元分析,进而得出路堤边坡在不同降雨时刻的安全系数;最后分析了降雨重现期、土参数φb和由路堤施工所引起的土体渗水性系数的各向异性对边坡渗流稳定的影响。     

顺层岩质边坡变形破坏机理分析

目前,关于顺层岩质边坡失稳的研究多注重于力学模型和计算方法的建立,而忽视地形地貌、地层结构、微构造等因素对顺层岩质边坡变形破坏的影响。以道路工程砂、泥岩互层边坡失稳为例,综合考虑坡体结构、地层结构、微构造等多个因素,通过有限元数值模拟,对顺层岩质边坡的变形破坏机理进行研究,分析了多临空面组合、不等厚互层结构岩质边坡的变形破坏模式,并针对其变形破坏模式提出了相应的处治措施。     

渗流作用下利用有限元强度折减法的边坡稳定性分析

应用ADINA程序分析了天然情况下边坡的稳定性,得到了安全系数和滑面的位置,并与ANSYS以及传统条分法GEO-SLOPE程序的计算结果进行了对比;在渗流作用下,基于渗流方程和温度方程的原理,把温度场所对应的温度荷载转化为孔隙水压力荷载施加在稳定性分析的计算模型上,对边坡进行了稳定性分析。结果表明,采用该方法计算得到的安全系数与采用传统极限平衡法计算得到的安全系数相比,两者之间的误差在3%以内,说明利用温度场进行渗流计算,再采用有限元强度折减法来进行边坡的稳定性分析是可行的。     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

库水位下降对残积土路基渗流场与稳定性的作用机理分析

该文以非饱和残积土库岸路基为例,基于饱和—非饱和渗流理论,分析了不同库水位下降速率、饱和渗透系数等对残积土路基渗流场影响规律。然后采用非饱和土力学原理,分析不同库水位下降速率、下降型式等对残积土路基稳定性作用机理。     

基于非饱和渗流的三峡库区某堆积层库岸滑坡失稳机制

当前运用非饱和渗流理论对堆积层这一类滑坡失稳机制研究不多。以三峡库区某堆积层滑坡为例,基于非饱和渗流理论,对库水位下降过程中地下水对滑坡作用规律进行了数值模拟分析,结果表明,库水位下降过程中形成的超孔隙水压力和水平向渗流产生的动水压力是滑坡变形失稳的主要因素。     

膨胀土公路滑坡变形破坏机理研究

以国道G316线安康~汉阴段K25附近膨胀土公路滑坡为例,分别运用非饱和土强度理论的Fredlund强度公式以及饱和土的有效应力原理,分析了该膨胀土公路滑坡滑带土强度破坏的力学机理,同时运用FLAC2D数值方法模拟了其运动机理与过程,得出了膨胀土公路边坡开挖前后的应力、位移、应变及弹塑性状态变化的规律。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法，对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析。分析中考虑土的塑性和大应变，并在桩土间设置接触单元，重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律，讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响。     

考虑位移影响的被动土压力计算方法

基于被动区土体的位移模式假设,采用邓肯-张(Duncan-Chang)提出的双曲线应力-应变关系模型,建立了考虑位移非线性影响的被动土压力计算公式,并将已有模型试验的反演分析得到的计算结果与实测结果进行比较。研究结果表明:提出的公式计算结果与实测结果比较接近,该公式能够反映位移对被动土压力的非线性影响,并且形式简单、易于理解、参数较少、物理意义明确。     

持续降雨条件下土质边坡渗流特征分析

选取斜坡体的简化剖面,考虑降雨入渗因素,基于多孔介质饱和一非饱和渗流理论,模拟不同时间段边坡不同土层的渗流变化,并探讨各土层孔隙水压力随时间和空间的变化规律。数值模拟表明,随着降雨时间增加,边坡各土层孔隙水压力均呈上升趋势,随着水平距离和垂直距离增加,孔隙水压力曲线呈下降趋势;降雨入渗使土体渗流条件发生改变,水分向坡角范围渗透并积聚,导致坡脚处孔隙水压力骤增;降雨条件下含水量较之无降雨条件时有较大上升,随着时间增加各土层逐渐达到其储水能力而使含水量不再变化。因此,对于降雨条件下的土质边坡,坡脚尤其需要加强排水和防护。     

不同渗流形态下沥青路面结构动力响应分析

为了研究荷载-渗流耦合作用下不同渗流形态对沥青路面结构各力学场量响应的影响，进一步揭示沥青路面水损害机理，在高水压沥青混合料渗透试验的基础上，采用非线性有限元方法，模拟分析碗形分布动荷载下Forchheimer非线性渗流和达西线性渗流时饱水沥青路面内部各力学场量的变化。渗透试验结果表明：在较高水力梯度下渗流流速-水力梯度关系呈现出非线性特征，不再适用达西定律，而需应用Forchheimer非线性渗流定律描述。数值模拟分析结果表明：2种渗流形态时沥青路面结构内部各力学场量均随着车轮动荷载的作用过程表现出波动性，且孔隙水压力均随着半正弦波型荷载的变化而呈正相关关系；与达西渗流时计算结果相比，非线性渗流时上面层内正孔隙水压力的峰值高49%，沥青面层内水平方向的拉应力、压应力、拉应变的峰值分别高16%、105%、15%，且在路表产生竖向拉应力，孔隙水压力也远高于现场实测值；2种渗流形态时均在上基层底部产生竖向拉应力，在沥青路面内产生的剪应力差别很小。因此，在车轮动荷载作用下，饱水沥青路面内部形成超高孔隙水压力和高流速的非线性渗流，会产生比线性渗流更为严重的水损害，以往基于达西定律的饱水沥青路面动态响应分析低估了车轮动荷载对沥青路面水损害的影响程度。     

挡墙后粘性土被动土压力的薄层微元法

基于水平层分析法的思想,采用薄层微元法,推导了考虑挡墙墙高、墙背倾角、填料面仰角、均布超载、填料重度、填料摩擦角、填料与墙背粘结力和摩擦角(外摩擦角)等条件下的粘性土被动土压力公式的解析解,采用图解法给出了临界破裂角的显式解答.并分析了这些因素对被动土压力临界破裂角、被动土压力强度分布、土压力合力大小和作用点位置的影响...