摘要：通过将基坑周围渗流场分为2个规则的区域,利用Fourier变换推导渗透各向异性土层中基坑二维稳定渗流的半解析解.根据与有限元软件PLAXIS计算结果的比较,验证了半解析解的正确性.基于半解析解,分析渗透各向异性、基坑宽度、挡墙距不透水层顶面距离、基坑内侧水位对挡墙两侧总水头分布的影响以及出逸比降随上述参数的变化情况.分析结果表明:二维渗流下挡墙两侧总水头为曲线分布;随着水平与竖向渗透系数比α、内侧水深d2的增大和基坑半宽度b的减小,挡墙两侧的总水头逐渐增大.随着挡墙距不透水层顶面距离L的增大,挡墙外侧的总水头逐渐减小,挡墙内侧的总水头逐渐增大.随着α、L的增大,b、d2的减小,出逸比降不断增大,基于一维渗流的出逸比降的计算结果偏不安全.

摘要：以结构性较强的天然饱和软黏土为研究对象,考虑了沉积作用对其自重应力的影响,以及压缩性和渗透性的非线性变化,推导了任意加载条件下结构性土一维大应变固结控制方程,并采用半解析的方法对方程进行求解计算。再将其退化为无结构性的饱和软黏土固结解,与已有的大应变固结解进行了对比,验证了该解的正确性。最后将该半解析解计算结果与小应变固结理论解、不考虑结构性的固结理论解计算结果进行对比分析。结果表明:大应变固结理论的沉降计算值大于小应变固结理论的计算值,且二者的差值随着荷载的增加而增加;当考虑土体的结构性时,地表沉降计算值小于不考虑土体结构性的沉降计算值。

摘要：在土中渗流遵从Hansbo非达西渗流的前提下,考虑实际工程中的变荷载,利用解析与数值相结合的半解析方法,对成层地基一维固结问题进行数值求解。将基于Hansbo非达西渗流的双层地基一维固结半解析解与相应的差分数值解进行对比,验证了半解析方法计算基于Hansbo非达西渗流下成层地基一维固结问题的可靠性。最后,对某三层地基考虑Hansbo非达西渗流的一维固结实例进行计算分析,结果表明:基于Hansbo非达西渗流下成层地基的沉降发展速率与超孔隙水压力的消散速率是不一致的。

摘要：目的分析评估裂隙对甲烷在压实黏土覆盖层(CCL)中运移影响规律.方法建立了甲烷在非饱和黏土覆盖层裂隙和土骨架中的二维扩散模型,利用拉普拉斯变换及Stehfest数值反演方法得到了半解析解.并与数值模拟结果对比后验证其准确性.结果覆盖层表面裂隙宽度由1 mm增大至10 mm时,表面甲烷体积分数比增大了2个数量级.在不同裂隙宽度和不同气体运移速率下,甲烷在覆盖层中的竖向扩散对结果影响很小.当甲烷在覆盖层中的一阶氧化系数由裂隙中的1/10增大至10倍时,体积分数比减小了100倍.当覆盖层中的氧化程度超过裂隙中的氧化程度时,更多的甲烷在覆盖层中氧化. CCL中的甲烷氧化作用对裂隙开口处的体积分数影响更大.结论此半解析解相对简单,可用于检验数值模型,拟合实验数据可用于垃圾场覆盖层的初步设计.

摘要：针对土体的一维冻结过程,采用考虑土体冻结状态下未冻水存在的等效热容模型,建立了其温度场计算的半解析方法,并与相关文献中的数值解进行了对比,验证了方法的正确性。对等效热容模型与显热容模型进行了对比,计算结果表明:在瞬态阶段,显热容模型计算的冻结锋面推进速度较等效热容模型慢;而在接近稳态阶段,显热容模型计算的冻土区厚度较等效热容模型厚。在冻结诱导水流较弱的情形下,土体冻结状态下的持水特性越好,采用显热容模型进行温度场计算产生的误差越显著,并且其计算结果应用于人工冻结设计是偏于不安全的。

摘要：为研究井壁崩落形成椭圆形井眼后套管受力情况,在弹性力学理论的基础上,结合复变函数方法建立了非均匀地应力作用下椭圆形井眼内套管-水泥环-地层组合体应力模型,根据应力边界条件与位移单值条件得到了系统各界面处应力分布的半解析解;并探究了井眼椭圆度、水泥环弹性模量和泊松比对套管外壁径向应力与Mises应力的影响。研究结果表明:与圆形井眼相比,椭圆形井眼能减小套管所受最大应力,降低应力非均匀度;高泊松比、低弹性模量水泥环也有利于减小套管受力。研究成果对井壁崩落段地层钻井液密度、套管规格选取和固井水泥性能设计具有重要的指导意义。

摘要：本文将非饱和土中孔隙水、孔隙气体作为单一孔隙流体.考虑孔隙流体的压缩性.建立了以孔隙流体孔压消散的非饱和土固结方程.给出了一维情况下的半解析解.通过饱和与非饱和土样的分析比较.揭示了非饱和土固结的规律性.论证了所建立的固结方程能正确描述非饱和土固结过程.

摘要：根据大变形锚杆的力学和变形特性,建立大变形锚杆–围岩相互作用结构模型,研究锚杆加固圆形隧道时的支护效应,并通过数值模拟验证了模型和求解方法的有效性。采用上述求解方法,定量分析了原岩应力、岩体强度以及大变形锚杆安装密度、长度和安装时间对其支护效果的影响规律。结果表明,在高应力或极软岩等恶劣地质条件下,围岩产生较大位移的情况下,大变形锚杆可以更好的发挥支护效应。大变形锚杆加固的主要作用在于限制塑性区围岩的变形,对塑性区边界的位置以及弹性区岩体变形的控制效果不明显。还通过改变安装锚杆时等效内支撑力的大小,揭示了锚杆安装时间对其支护效应的影响规律。研究结果可为大变形锚杆支护设计及参数优化提供基础理论依据。

摘要：波浪、潮汐作用引起临海、临江地区的地下水位周期性波动,基坑周围地基土的孔压响应机制是研究动水环境下基坑开挖课题的关键。假定有限厚度单层地基均质、各向同性,边界波动水位以正弦函数表示,将基坑渗流场分成3个区域,假设土体总应力不变,将固结方程解耦,利用Laplace,Fourier变换与逆变换推导得到浅层含水层内地下水位波动引起重力式挡墙基坑周围地基土孔压响应的二维半解析解。与PLAXIS有限元数值解的对比验证了该解答的精确性。通过算例分析坑外地下水位波动时基坑周围的孔压响应规律及其对重力式挡墙稳定性的影响。结果表明,沿坑外到坑内的基坑渗流路径,孔压的波动幅值不断衰减,滞后相位不断增大;挡墙稳定安全系数随地下水位的变化而波动,且存在相位滞后现象。

摘要：建立了断层影响区内衬砌隧道渗流模型.在该模型中,断层被视为地下水补给边界,以隧道涌水量作为衡量依据将隧道横断面内倾斜断层等效为竖向断层.利用镜像叠加原理将有限边界渗流问题转化为半无限空间渗流模型,再通过保角坐标变换和极坐标联立求解渗流微分方程,推导富水断层影响区内地下水头半解析公式,得到了隧道涌水量计算公式.经过退化验算、数值模拟及现场实测数据对比,验证了公式的正确性.在此基础上,探讨了地层与衬砌的相对渗透系数(KS/KL)、隧道与水位线的距离(h)、隧道与断层的距离(L)对涌水量的影响:KS/KL对涌水量的影响最显著;其次为h,h也会影响L的作用效果,h越大,L的影响程度也越大.施工过程中应加强注意衬砌防水措施的施作,隧道线路的选择应尽可能考虑埋深设计,避免高水头压力.