摘要：为了研究三维情况下单个颗粒在不同约束模式下的破碎特性,对颗粒开展了物理试验和基于连续-离散耦合数值分析方法 (FDEM)的数值试验研究.通过改变颗粒周边约束的个数和位置,设定了不同的约束模式,并采用奇异值分解(SVD)对颗粒约束模式进行量化,分析约束模式对颗粒破碎模式、破碎强度和碎片尺寸分布的影响.结果表明,颗粒在不同的约束模式下呈现出3种典型的破碎形式:削切、劈裂和碎裂.统计不同约束个数下的颗粒破碎峰值荷载,其在4~6个约束个数情况下变化并不明显,可以认为在离散元数值(DEM)模拟中采用接触力准则判断颗粒破碎具有一定的适用性.分析碎片尺寸分布,为构建更加合理的碎片替换模式进行离散元颗粒破碎模拟提供了参考和依据.

摘要：针对传统的考虑外水荷载的围岩稳定性计算方法难以定量评价地下工程的围岩稳定状况的问题,结合卡里巴水电站的工程实例,采用三维弹塑性损伤有限元数值计算方法,分别在无支护开挖、无渗流锚固支护开挖、有渗流锚固支护开挖三种工况下,定量分析并评价了地下洞室群围岩的稳定状况。结果表明,分期锚固支护开挖可确保洞室围岩稳定,裂隙岩体渗流对地下洞室围岩稳定影响较大。可见裂隙岩体渗流—弹塑性损伤计算方法可定量评价围岩稳定状况,为地下厂房设计、施工及安全运行提供了参考。

摘要：鉴于岩锚梁早期温度裂缝的产生和发展对温度应力分布影响很大,基于三维非线性有限元数值计算理论,借助ANSYS通用有限元软件,以某地下厂房岩锚梁为例,模拟了岩锚梁浇筑完成后早期温度场及温度应力场的变化规律,并分别采用Solid45单元和Solid65单元对混凝土单元进行了温度应力分析,通过分析两种方案,推断出裂缝产生部位及温度裂缝的形成对岩锚梁早期应力分布的影响。分析结果为设计施工提出合理温控措施、控制和减少温度裂缝产生提供了有效依据。

摘要：准确预测路堤沉降对于规避风险和减小成本至关重要。传统的仅基于场地勘察数据的路堤沉降预测方法的预测值常偏离监测值。提出了基于贝叶斯理论的多源信息融合方法进行路堤沉降预测,采用有限元法模拟多层土体的固结沉降,并结合高效的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法更新土体参数得到高维后验分布。以新南威尔士州的Ballina地区试验路堤数据为例说明了所提方法的有效性。结果表明,基于贝叶斯理论的多源信息融合方法可以有效融合勘察和监测数据,通过多源数据融合能够较准确地预测路堤沉降。对于Ballina路堤,总体上随着监测数据量的增加,路堤沉降预测预测精度逐渐提高。使用0～116 d监测数据可以准确地预测地表沉降;基于0～496 d监测数据可同时准确预测所有监测点的沉降。对于Ballina路堤,先验信息对沉降预测具有一定影响,但观测误差对预测准度影响微弱。

摘要：部分抽水蓄能电站大坝使用软岩作为坝体填筑料。在开采、填筑和碾压过程中软岩容易发生破碎,颗粒级配和填充关系发生变化,对筑坝料强度和变形特性有较大影响。目前,对软岩筑坝料的颗粒破碎特性的研究还不够充分,与硬岩筑坝料颗粒破碎特性的差异认识还不够全面。对取自某抽水蓄能电站的软岩筑坝料进行了颗粒筛分、颗粒扫描和颗粒破碎试验,比较了软岩与硬岩颗粒破碎模式、分形维数、破碎强度和尺寸效应的差异,分析了颗粒形状和粒径对软岩颗粒破碎模式和破碎强度的影响,量化了软岩颗粒形状与破碎强度的关系。结果表明:软岩颗粒的破碎模式可分为粉碎式、分裂式和混合式3种,其中粉碎式为软岩和低强度硬岩颗粒特有的破碎模式;软岩颗粒破碎产生的碎片尺寸与碎片个数服从分形分布,分形维数为2.198,与灰岩、玄武岩和砂岩相近,略低于大理岩、石灰岩,软岩颗粒破碎表面会产生更多的细小碎片;软岩颗粒的破碎强度显著低于硬岩颗粒,平均Weibull模数为1.48,也低于大多数硬岩颗粒,其破碎强度的尺寸效应和离散性更强;软岩颗粒的破碎模式主要取决于颗粒形状,破碎强度主要取决于颗粒粒径,形状与破碎强度的关系可用所提出的公式定量描述。

摘要：采用有限单元法模拟岩土工程中的应变局部化问题时,存在有限网格尺寸敏感性和网格锁定等问题,通过引入Cosserat连续体理论作为正则化机制,提出基于Cosserat连续体理论的三维Mohr-Coulomb弹塑性模型,采用Euler向后隐式应力更新算法,利用ABAQUS的二次开发功能进行数值实现,通过单轴压缩数值模拟验证模型和程序的可靠性及有效性,探究弯曲特征长度与剪切带宽度之间的关系,并建议材料弯曲特征长度的取值标准。分别采用经典弹塑性模型和基于Cosserat连续体理论的三维Mohr-Coulomb弹塑性模型进行重力坝三维抗滑稳定分析,经典弹塑性模型具有明显的网格依赖性,采用较疏的有限元网格计算会高估实际抗滑稳定性,而基于Cosserat理论的Mohr-Coulomb弹塑性模型在不同密度有限元网格上的抗滑稳定安全系数和滑移模式基本一致。

摘要：为研究桥建合一式大跨度高架站振动特性,采用现场监测试验方法获取列车正常进、出站及匀速调度过站下高架车站的振动响应结果,结合数值模拟方法对比验证与分析了桥建合一式高架车站的振动特性。结果表明:在列车正常进、出站与匀速调度过站条件下,数值模拟与现场实测的结果基本相近且规律一致。列车正常进、出站时,轨道层测点的振动响应最大,为630~1221 mm/s^(2),站厅层次之,站台层最小;列车匀速调度过站(10~90 km/h)时,各测点振动响应随调度速度增加呈波动上升趋势,轨道层测点的振动响应最大,加速度峰值从227 mm/s^(2)增至1805 mm/s^(2),站台层和站厅层相近,从116 mm/s^(2)增至960 mm/s^(2),且在列车速度为70~90 km/h时出现明显的加速度局部峰值。当轨道梁振动传递到站台层、站厅层时,响应频率的高频段振动衰减较低频段振动快,轨道层振动响应优势频率为25~60 Hz,较站台层和站厅层高。

摘要：在水利水电工程中,排水孔幕是一项至关重要的渗控措施,而在数值模拟过程中排水孔模拟的准确性对工程的设计与安全有直接影响。利用有限元方法中含自适应罚函数的椭圆形Signorini变分不等式方法,结合在工程实践中运用广泛的杆单元法,对含排水孔的稳定渗流问题进行模拟。并基于若干个简单渗流算例与小湾工程实例,将计算结果进行对比分析。研究表明:排水孔周边均形成降落漏斗,模拟的排水孔均发挥了排水降压的效用;将算例计算结果与空气单元法模拟相同过程的结果进行对比,准确性较好;将小湾工程实例渗流场计算结果与工程监测资料进行对比,偏差较小,进一步证明了所提出方法的准确性与可靠性。为解决含有复杂排水结构的岩土体的三维渗流问题提供了一种可行方案。

摘要：深埋隧洞爆破开挖过程中,爆炸荷载和地应力瞬态卸荷耦合作用产生的高、低双频带振动往往会威胁邻近建筑物的安全,而传统的振动安全评估常常忽视地应力瞬态卸荷低频放大效应的影响。首先采用时能密度、幅值谱和滤波分析方法,研究瀑布沟水电站地下主厂房开挖爆炸荷载和瞬态卸荷耦合作用下本邻洞的振动频谱特征;然后基于结构动力响应分析,讨论隐藏于耦合振动波形中的瞬态卸荷诱发振动的低频放大效应;最后结合质点峰值速度和振动频率双重指标,评估隧洞爆破开挖围岩的安全性。研究结果表明:本洞中爆炸荷载产生的振动峰值明显大于瞬态卸荷诱发的振动峰值,邻洞中二者分布规律相反;爆炸荷载产生的振动以高频为主,主频区间65~135Hz,平均主频96Hz,瞬态卸荷诱发的振动以低频为主,主频区间20~60Hz,平均主频46Hz;瞬态卸荷诱发振动的频率较低,更加接近花岗岩固有频率37Hz,易产生共振,振幅放大系数达到1.72;当地应力水平较高,达到70MPa量级时,地应力瞬态卸荷低频放大效应会导致围岩不安全区域从6.0m显著扩大至20.1m。研究成果可以为类似深埋隧洞爆破开挖振动安全评估提供参考和借鉴。

摘要：水工混凝土结构开裂是坝工领域最常见的问题。为研究某拱坝工程中孔闸墩常态混凝土开裂原因,采用基于非线性断裂力学的混凝土三维弥散裂缝模型,结合现场裂缝情况,通过三维有限单元法对可能开裂的不同工况进行了仿真计算,分析了闸墩混凝土施工运行期的温度场、应力场的时空变化规律。仿真计算结果表明,基于非线性断裂力学的混凝土三维弥散裂缝模型能有效模拟大体积混凝土结构的开裂现象,大坝正式蓄水发电第1年所遭遇的大寒潮是大坝中孔闸墩混凝土开裂的主要原因。研究结果对后续研究中孔裂缝对工程安全的影响、制定裂缝处理方案具有重要参考意义,同时可为同类型工程制定温控防裂措施提供一定的参考。