摘要：预应力钢筒混凝土管(PCCP)在管芯缠丝时,管芯内表面有时会出现环向裂缝。通过在PCCP管芯生产过程中植入光纤光栅传感器,测量了管芯缠丝过程中钢筒的环向应变、管芯内表面的环向和纵向应变,并进行了有限元数值模拟,揭示了管芯缠丝变形的普遍规律。基于此,提出了降低管芯纵向应变峰值的改进方案。研究成果可为PCCP设计和缠丝过程改进提供参考。

摘要：边坡在地震作用下极易发生失稳,并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型,对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法,有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观黏聚力的非线性分布特征。地震惯性力采用考虑土体阻尼和共振的修正拟动力法(MPDM)表示。通过重度加大法推导出边坡安全系数的显式表达式。与已有研究成果进行对比验证,并进行了一系列参数研究。结果表明:当边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时,会发生共振现象,边坡安全系数迅速降低;在同一地震频率作用下,安全系数随地震加速度系数的增大而减小;当B/H<3时,三维效应明显,在边坡设计时应考虑三维效应;吸力的存在有助于提高边坡的稳定性。

摘要：目前断丝是预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe, PCCP)结构性能评估时考虑的主要因素。由于砂浆对钢丝的握裹作用,断丝预应力损失的初始范围、扩展时机和扩展幅度是研究管芯预压应力保有量的关键指标。本文基于分布式光纤传感器,考虑了3类荷载作用下2类断丝的影响,对4根相同设计参数的PCCP进行了断丝直到破坏的原型试验研究。在恒定内压下集中与离散断丝、循环内压下离散断丝以及恒定外压下集中断丝试验中,管体破坏时的极限断丝数(率)分别为60(19.8%)、185(61.1%)、140(46.2%)和150(49.5%)。试验获得了不同工况下管体破坏过程中各层材料初始损伤和管体最终破坏时对应的断丝数量,揭示了管芯的预应力损失和破坏规律,展现了断丝PCCP结构性能评估时应注意的关键因素,为开发断丝破坏过程的数值模拟方法提供了依据。

摘要：黄土丘陵区易发生震陷型边坡失稳。通过动力离心模型试验和有限差分非线性动力分析方法研究地震时黄土边坡的动力响应及变形机制,探究了地震作用下概化黄土边坡的加速度及位移响应,提出了基于动单剪试验条件下黄土震陷系数经验公式及黄土场地震陷量估算方法,并应用于黄土边坡震陷变形计算。结果表明:黄土边坡对地震荷载具有放大效应,加速度放大系数沿高程呈非线性增大,且坡面动力放大效应大于坡体内部;边坡的震陷量与土层厚度关系密切,土层震陷系数随高程呈对数式增加;地震作用下黄土边坡的破坏形式是水平滑移变形与竖向震陷变形双向耦合的结果,震陷变形表现显著,边坡向临空面滑动,坡顶张拉裂隙和坡面错位裂隙大量发育,震陷沉降不均导致坡面形成错位阶梯。

摘要：为验证Sun提出的与密度状态相关的非饱和土的水力-力学耦合的本构模型及非饱和黄土的水力特性和力学特性的预测结果,以西安市东郊黄土为研究对象,进行了非饱和黄土的等向压缩试验、三轴压缩试验以及三轴拉伸试验。将模型预测结果与试验结果进行了对比,证实了Sun所提出的模型预测非饱和黄土应力-应变和持水行为的有效性。将Sun模型与BBM模型分别得到的加载-湿陷(LC)屈服曲线进行对比,发现Sun模型的预测结果更接近试验数据点;对不同初始孔隙比的黄土试样进行等向压缩试验并进行湿化,模型能够较好地预测出黄土的湿陷变形趋势;对比模型预测结果与非饱和黄土三轴压缩试验得到的结果,证实该模型不仅可以较好地预测非饱和黄土的应力-应变行为,同时还可以反映非饱和土饱和度的变化。

摘要：被动防护网是边坡滚石灾害的有效防治措施,如何有效、精准和经济地设计被动防护网,对提升抵御自然灾害的综合防范能力具有重大意义。针对频发的滚石灾害,构建了基于离散元的边坡滚石灾害被动防护网设计方法。通过建立精细的边坡、滚石和被动防护网离散元模型,分析滚石运动轨迹、拦截滚石数目以及拦截效率等指标,以确定高度、长度等被动防护网参数;通过监测滚石的速度、冲击能变化为被动防护网选型提供建议;通过分析被动防护网撞击断面上不同位置的形变变化规律,确定最佳防护工况下被动防护网的最大形变位置。以某大型水电站的库区道路建设为例,采用被动防护网离散元设计方法对滚石灾害进行定量分析,确定被动防护网尺寸为长度30 m、高度5 m时较为适宜,该设计能够使碎石拦截效率达到92%,防护网材料应能抵御108.5 kJ的冲击能。根据上述分析可知,基于离散元的边坡滚石灾害被动防护网设计方法能够定量评估滚石灾害的影响范围与影响程度,从而为水利水电、道路、桥梁等工程建设中的滚石防控措施设计提供方法与经验。

摘要：针对黄土地区工程建设中的平面应变问题,使用改进的西安理工大学真三轴仪进行了不同侧向固结压力、不同含水率下原状黄土的平面应变剪切试验,得出了剪切破坏时剪切带倾角试验值,根据应力-应变关系曲线求出了剪切带倾角的Mohr-Coulomb、Roscoe理论解,分析了相应控制因素下原状黄土强度、剪切带破坏模式与倾角的变化。结果表明:应力-应变曲线随含水率、侧向固结压力的增大从原生软化型向次生硬化型转变;剪切带破坏模式随侧向固结压力的增大依次呈现单一剪切带、锥型剪切带和X型剪切带;随着含水率的增大,黏聚力、内摩擦角减小导致Mohr-Coulomb剪切带倾角减小,剪胀作用增强导致Roscoe剪切带倾角增大;随侧向固结压力增大,动内摩擦角增大及剪胀作用增强,导致Mohr-Coulomb、Roscoe剪切带倾角增大。

摘要：为研究在高围压条件下考虑中主应力变化的原状黄土变形特性,利用西安理工大学真三轴仪对原状黄土进行了控制固结围压和中主应力b值的等b等p(p为球应力)剪切试验,试验给出了高围压条件下各主应变之间的关系,得到了不同高围压条件下的破坏应变与不同b值阶段的影响规律。结果表明:高围压条件下,所有b值阶段的ε3均为膨胀变形;b=0.2为中主应变变形临界点,0≤b<0.2为中主应变膨胀变形,0.2<b≤1.0为中主应变压缩变形。在高围压状态下,b值对应变的影响要远远大于围压对应变的影响。将b值增量对应变的影响程度定义为b值敏感度K(ε),中主应变的b值敏感度K(ε_(2))、小主应变的b值敏感度K(ε_(3))和广义应变的b值敏感度K(ε_(s))在b值为0~0.7之间均增长,0.7~0.9之间受b值变化影响减弱,0.9~1.0受b值变化影响最大。K(ε_(v))基本在0~5范围内,说明在不同中主应力阶段破坏体应变受b值变化的影响程度较小。

摘要：针对半开式混输泵气液两相运行,特别是喘振工况下,压升难以获取的问题,采用机器学习的方法预测其压升特性,以协助优化设计,保障混输泵安全运行。该文通过试验的方法,获得混输泵气液两相压升的数据;然后构建以转速、液相流量和入口体积含气率作为输入特征,并基于高斯过程回归(GPR)、BP神经网络(BPNN)以及支持向量机回归(SVR)等算法的机器学习模型,开展混输泵压升的预测和分析。结果表明:在混输泵正常工况时,BPNN模型在高含气率的预测值严重偏离试验值,GPR模型预测的相对误差在5%;在混输泵喘振工况时,BPNN和SVR模型的预测误差随着喘振的持续进行逐渐增大;GPR模型在喘振区间的压升预测值误差均小于SVR和BPNN模型,大部分样本点相对误差在5%。GPR模型的气液两相压升预测能力最优,该方法通过少量试验数据,即可达到大量试验的效果;以概率分布方式输出预测值更能适应喘振工况大压力波动的样本特征,显著提高了混输泵喘振现象的研究效率。

摘要：以西安一小区居民楼为研究对象,构建了高精度城市雨洪模型,并通过实测暴雨内涝监测数据验证了模型的可靠性;利用构建的模型模拟了6种设计降雨重现期下的居民楼室内动态淹没过程,并以西安市中等收入家庭的房屋配置为计算单元,分析了各类居民室内财产的淹没水深阈值,依此拟合得到了室内财产淹没水深-损失率关系曲线,结合居民楼在不同降雨重现期下的淹没水深,计算得到了各居民楼在不同降雨重现期下的内涝淹没财产损失数据。结果表明:不同降雨重现期下,同一居民楼一层居民房屋室内进水淹没水深随降雨重现期的增大而增大;同一降雨重现期下,各栋居民楼因高程不一致导致内涝淹没过程及最大淹没水深不一样。