多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

施工隧道负离子除尘新方法

在施工隧道通风换气时, 为了快速稀释粉尘, 加快施工进度, 引入负离子除尘新方法, 并分析了其应用的可行性; 利用粉尘颗粒荷电理论研究了粉尘颗粒的荷电量, 推导了粉尘颗粒在负离子净化系统外电场作用下的饱和荷电量计算公式; 根据施工隧道的环境特点, 在粉尘沉降主动力为电场力和重力时分析了粉尘颗粒的受力情况, 并利用牛顿第二定律推导了粉尘颗粒的沉降算法; 模拟隧道环境进行了室内试验, 依照室内试验获取的安装参数确定隧道试验方案后进行了现场试验, 并利用现场测试结果分析了负离子除尘新方法的使用效果、机理和沉降算法的准确性。研究结果表明: 在使用和未使用负离子净化系统的1个施工周期内, 试验段呼尘消除率分别为51%和20%, 超过《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60—2009) (简称《规范》) 中呼尘短时间接触容许浓度8mg·m-3的时间分别为1、12h, 使用负离子净化系统后, 呼尘时间加权平均浓度从6.38mg·m-3降至3.10mg·m-3, 满足《规范》中不大于4mg·m-3的要求, 即采用新方法可快速、高效地净化施工隧道内的空气; 施工隧道采用负离子除尘新方法的机理可使用粉尘荷电理论和牛顿第二定律进行解释; 在粉尘主要为PM₁₀的相似工况下, 利用沉降算法、室内试验和现场试验得出的粉尘消除时间分别为14、18、20min, 采用算法得出的粉尘沉降时间需要考虑的综合影响系数为1.31.4。      

刚性与柔性边界下砂离散元三轴试验力学特性对比分析

为更好地从细观角度探究砂的变形破坏规律,对比不同围压加载方式下离散元三轴试验模型的有效性。采用颗粒流软件(PFC),考虑刚性和柔性两种围压加载方式,对不同密实度的HST95砂土试样建立离散元三轴试验,并结合相关室内三轴试验结果,讨论两种围压加载方式下砂土试样的力学特性、变形特性和剪切破坏过程。研究结果表明：柔性围压加载条件下模拟效果更好,且对于相对密实度越大的试样,柔性围压加载方式优于刚性围压加载方式：与室内试验结果相比,柔性围压加载下的应力应变结果误差均在10%以内,刚性围压加载结果误差在7%～53%范围内;30%密实度与70%密实度试样在刚性围压加载下,20%轴向应变时体积应变分别约为室内试验结果的0.6倍和1.1倍,且大剪切应变下试样体积缩小与实际不符。柔性围压加载下两种密实度试样的体积应变误差在1%以内;柔性围压加载下的试样可以更好地还原侧向鼓胀变形下的剪切破坏特征,并揭示剪切带的形成发展过程。     

SAP吸-释水行为及其对混凝土性能的影响机制综述

高吸水性树脂(Super-absorbent Polymer, SAP)因其优异的吸、储、释水特性已发展成为理想的混凝土内养护材料之一。为了明晰SAP吸-释水行为与混凝土性能之间的联系,提升SAP的养护效率和混凝土性能,总结了SAP吸-释水的3种理论,系统分析了SAP在不同溶液中的吸-释水行为、SAP与水泥浆体间的水分交换机制及SAP与混凝土内部湿度之间的关系;论述了SAP水分运移行为研究方法,分析了各方法的特点及适用性;从水化行为、孔结构和微观形貌的角度探讨了SAP粒径、掺量及额外引水量对混凝土性能的影响。结果表明：离子网络理论、溶液热力学理论和凝胶相转变理论可以很好的阐释SAP在不同溶液中的吸-释水行为,SAP内部吸附水和毛细水的含量是影响SAP释水周期的关键因素,SAP的吸-释水特性决定了混凝土内部水分的分布;SAP内养护混凝土的微观结构和宏观性能受SAP掺量、粒径和额外引水量等参数综合影响,合适的参数可使水化产物填充SAP释水产生的孔洞,细化混凝土孔结构、提高密实度、改善力学性能并提升耐久性。SAP还可提高混凝土的自愈合能力、提升耐火剥落性及实现藻类在混凝土上的定植等。未来应进...     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

砂卵石地层地下水对盾构隧道影响的离散元流固耦合分析

为探明砂卵石地层中地下水对盾构隧道衬砌上的土压力以及地层变形的影响,以成都地铁2号线为依托,采用颗粒流方法,从细观角度模拟分析地下水对盾构隧道衬砌荷载分布以及地层扰动的规律,研究盾构隧道动态施工过程中及后期稳定后的水、土压力分布。研究表明： 考虑地下水工况时的衬砌荷载小于不考虑地下水的工况,开挖后地下水位越高,衬砌荷载越小;地下水分布影响隧道开挖后洞周应力重分布,拱顶处受到的影响最大,拱肩处受到的影响最小;盾构隧道开挖后,拱顶上方存在一定范围的松动区,在松动区上方一定范围形成坍落拱,起到承载作用,同时将上方土荷载有效地传递到洞周两侧。考虑地下水时,由于有效应力减小,地层变形相应减小,地层受盾构施工扰动的影响减弱。     

土石混填路基填料散体本构关系研究

从土石混合料颗粒的接触特征出发,结合颗粒接触力及接触力的法方向的空间分布,并忽略颗粒自身的变形,建立起土石混合料颗粒的刚性接触模型：同时将接触力同局部应力联系起来,建立了土石混合料的局部本构关系：以此为基础,建立了土石混合料的二维散体本构关系：研究表明在土石混合料变形过程中,其组构将不断发生变化,物理力学参数也随之改变,并且组构的变化将对土石混合料的宏观力学响应特征产生重要的影响：     

循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等。研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75～22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36～5.2 mm,平均磨耗深度为0.03～0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度...