为高效求解单相孔隙–裂隙渗流问题,发展一种基于任意网格的三维中心型有限体积渗流求解算法,并对其进行OpenMP并行化。该算法将压力置于单元中心处;使用串联弹簧模型在空间域离散;使用显式差分格式在时间域离散;使用动态松弛求解技术,逐个单元求解。算例研究表明,该算法与有限元相比具有类似的精度,但求解效率更高。OpenMP并行化使得该算法运算...
地震荷载作用下边坡失稳判据是岩土力学研究的热点和难点,综合运用极限分析和波动理论,从功率角度出发,提出外力功率等于内能耗散的岩质边坡能量稳定性评价方法。借助强度折减法和超载系数法,通过安全系数对单节理边坡进行定量化安全性评估。以P波倾斜入射单节理边坡为例,首先,研究边坡的自稳临界高度和应力波入射节理透反射基本规律;其次,在边...
开展不同剪切角度的压剪实验和疲劳实验,研究压剪作用下盐岩的力学特性和晶体位错特性,基于损伤力学观点,建立以位错为度量指标的损伤关系模型。得到的主要结论有:(1)大于45°角剪切时,盐岩晶体位错的滑滞阻力较小,盐岩抗变形能力、峰值应力和最大变形量均随着剪切角度的增大而减小。裂纹以剪切面附近扇形裂纹发育为主。(2)疲劳寿命与循环荷载的...
采用有限单元法计算砂性土中的开挖卸载,根据既有的散粒体材料开挖应力释放和弹塑性卸载理论研究成果,将卸载过程中材料荷载–位移曲线的非线性等效成为开挖荷载的逐步释放,该过程中卸荷模量与加载模量一致。在此基础上,推导用卸荷刚度表示的计算域内开挖荷载计算式;同时,根据现有试验结果,将八面体剪应力引入以表征单次加卸载情况下颗粒间的摩...
为研究永莲隧道断层泥注浆加固机制,设计一套由注浆工艺模块、被注介质模块和信息采集模块构成的断层泥注浆加固试验系统,开展断层泥注浆加固体单轴压缩试验、典型浆–岩界面特征试验和扫描电镜(SEM)试验。结论如下:注浆后断层泥单轴抗压强度可提升181%~2 535%,加固体呈现浆脉开裂→界面附近土体破坏→整体破坏特征,断层泥以骨架式加固模式为主,...
利用自行研制开发的剪切蠕变细观试验装置与软弱煤岩细观力学特性测控软件,对边坡潜在滑移面关键区红砂岩进行系统剪切蠕变试验研究,分析红砂岩在不同载荷水平的剪切蠕变作用下细观裂纹扩展的时空演化规律及破坏后破裂面形态特征与剪切蠕变强度之间的关系,初步探讨边坡的滑移机制。结果表明:剪切蠕变作用下,红砂岩宏观蠕变变形与细观裂隙扩展同...
以洛阳龙门石窟灰岩为研究对象,考虑石窟区灰岩渗水溶液的侵蚀和冬季冻融损伤的影响,进行不同水化学溶液及冻融耦合作用下的力学试验,研究龙门石窟灰岩在水化学溶液及冻融耦合作用下的力学损伤特征。试验表明,水化学溶液及冻融耦合侵蚀作用下,随着冻融循环次数的增多,灰岩的损伤逐渐增大;与水化学溶液单一的侵蚀作用相比,水化学溶液及冻融耦合侵...
数值分析中的人工边界可能会引入虚假的反射波,不可避免地影响求解,针对非连续变形分析(DDA)方法中的人工边界问题,首先,基于Newmark法推导黏性边界、黏弹性边界对DDA方程组的贡献;其次,为更好地解决地震等外源入射问题,在DDA中引入了自由场边界;最后,为保证静、动力分析过程转换时边界的一致性,在DDA中实现静动力统一边界。利用改进后的DDA程序...
基于以往试验成果,得到煤体渗透率与其吸附气含量之间的函数关系,建立考虑吸附作用影响的煤层瓦斯非线性渗流数学模型,该模型表征的渗流阻力更清晰,物理意义更明确。达西定律是该模型的特例。在此基础上,采用数学物理方法推导考虑吸附作用的煤层瓦斯渗流方程分析解,更真实地反映了瓦斯在煤层中的运移特征。考虑吸附作用的数学模型的计算结果与试...
裂隙渗流–溶解耦合模型可用于刻画流场、化学场以及裂隙开度等的变化,而溶解速率的表达以及裂隙开度的初始分布对模拟结果皆有影响。在探讨表面反应和扩散迁移联合控制溶蚀机制的基础上,采用分形方法模拟粗糙裂隙,建立此类条件下的渗流–溶解耦合模型,并进行数值求解。结果表明:(1)裂隙开度、流速、Ca2+浓度等在空间上呈"虫洞"状非均匀分布,尤...
采用双曲线模型模拟桩侧土体的非线性,研究成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应,以及沉降稳定之后的桩身侧摩阻力和桩身轴力的分布情况。首先,将桩身自上而下划分为有限个单元段,采用基于行波分解的波动分析程序,推导出静荷载作用下任意时刻桩身任意位置处的位移方程;然后采用参数分析的方法,分析桩–土参数对单桩沉降性状的影响;最后模拟...
针对土体内部渗流侵蚀这类特殊工程地质力学问题,系统研究土体渗流侵蚀形成机制、影响因素以及渗流侵蚀引起土体结构强度损伤的量变关系。通过分析渗流侵蚀机制,建立土体内部渗流侵蚀各组分关系,建立土体内部渗流侵蚀本构及控制方程,给出渗流侵蚀引起的土体结构强度损伤关系。以心墙坝为例,利用有限元数值计算分析方法,将所建立的控制方程进行数...
经典土压力理论仅能计算平移模式挡墙的极限状态土压力。采用以主应力差表示的应力圆,根据应力路径三轴试验中得到的径向应力–应变关系,建立非极限状态下受位移影响的土体内摩擦角、墙土间摩擦角发挥值随位移的变化关系,并提出有效位移面积比方法将该关系量化至转动变位模式挡墙。在此基础上,应用水平层分析法和改进的库仑公式,推导出考虑挡墙...
针对端承桩无法满足桩、土变形协调的特点,通过专门研制的变形调节装置,协调桩、土变形差,提出在桩顶设置变形调节装置的端承型复合桩基,实现地基土承担上部结构大部分荷载,仅通过少量端承型桩来控制建筑物沉降的目的,并进行工程实践。该工程地基土承载性能良好,天然地基承载力可以满足要求,但建筑物沉降过大,通过采用该方法使地基土承担上部结...
铁路桥墩作为桥梁的下部结构,在地震作用下易遭到破坏。我国高烈度地区依然存在大量的低配筋重力式桥墩。此类桥墩延性及耗能能力较差,抗震能力不足。在历次强烈地震时铁路桥墩的破坏都十分严重。因此,针对既有铁路重力式桥墩提出可靠的抗震加固方法,以及对加固后桥墩的抗震性能进行评估,已成为一个急需解决的问题。根据铁路重力式桥墩的特点,研...
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