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期刊信息
  • 岩土力学
    Rock and Soil Mechanics
    (月刊,1979年创刊)
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院武汉岩土力学研究所
    主编:孔令伟
    编辑:《岩土力学》编辑部
    ISSN 1000-7598 CN 42-1199/O3
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2008年, 第29卷, 第9期 刊出日期:2008-09-10
基础理论与实验研究
考虑气相影响的降雨入渗过程分析研究
孙冬梅 ,朱岳明 ,张明进 ,甄红锋
. 2008 (9):  2307-2313. 
摘要 ( 1637 )   PDF(4294KB) ( 1385 )  
降雨入渗过程是水在下渗的过程中驱替空气的水-气二相流过程,对这一过程的精确模拟一直是渗流计算的难点,目前的处理方法通常是忽略孔隙气压力变化的影响。根据多相流理论,结合质量守恒定律和达西定律,建立了水-气二相流模型,模型的求解采用积分有限差分法和Newton-Raphson迭代方法,通过变换主要变量来表达相态的变化,实现了水相、气相边界条件及降雨入渗边界的精确模拟。利用上述模型对一土柱试验进行模拟,从而验证了模型的正确性,研究了一均质土层的降雨入渗过程,得到了孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力及含水率的变化过程。根据入渗率与地表孔隙气压力的变化关系,验证了孔隙气压力的增大对入渗水流产生阻滞作用。在求解非稳定渗流问题中,考虑空气压力变化的影响是值得研究的。
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激波作用下水泥试样内部损伤试验方法研究
林英松 ,蒋金宝 ,丁雁生
. 2008 (9):  2314-2318. 
摘要 ( 1714 )   PDF(841KB) ( 1107 )  
通过优化试验方案,实现了爆炸激波对水泥试样内部的损伤破坏试验,观察到激波对试样的损伤破坏现象。根据试验需求,设计、制作和标定了可用于测量水泥试样内部激波压力(或速度)的传感器,并在水中与商业传感器一起进行了测试,发现两种传感器获得的波形一致,并且该传感器的尺度可以满足试验的需要。利用量纲分析的方法,得到了激波在水泥试样中的衰减规律模型,通过比较相同条件下实测压力与模型计算的压力,发现计算压力要比实测压力高5 %~15 %。
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散粒体间接触面单剪试验及数值模拟
胡黎明 ,马 杰 ,张丙印
. 2008 (9):  2319-2322. 
摘要 ( 1981 )   PDF(577KB) ( 1492 )  
完成了两种散粒体间接触面的单剪试验,对试验过程进行了有限元数值模拟,对比了刚塑性、理想弹塑性和Clough-Duncan接触面本构模型对计算结果的影响,并分析了计算模型的破坏过程。计算取得了与试验基本一致的接触面破坏规律。结果表明,用刚塑性模型描述两种散粒体间接触面的本构关系是合理的。
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K0固结条件下砂土的循环剪切特性试验研究
栾茂田 ,张振东 ,许成顺 ,金 丹 ,郭 莹
. 2008 (9):  2323-2328. 
摘要 ( 1792 )   PDF(779KB) ( 1717 )  
利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对福建标准砂Dr = 30 %,在K0固结条件下,进行不同围压下的循环三轴试验,探讨了K0固结过程和K0固结条件下砂土的孔隙水压力特性与强度特性,并与原有均等固结条件和非均等固结条件下的循环三轴试验进行对比分析。通过分析和比较表明,砂土的K0固结试验过程可以分为两个阶段,第1个阶段是初期的缓慢变形阶段,第2个阶段是后期的稳定发展阶段,围压对静止土压力系数K0的测定有一定影响。不同固结过程对砂土动孔隙水压力的发展有很大的影响,K0固结条件下试样出现明显的剪胀现象。另外,K0固结条件下砂土动强度高于非均等固结条件(Kc = 1.67)下砂土动强度,低于非均等固结条件(Kc =2.94)下砂土动强度。
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锚杆(索)加固边坡的最小势能稳定分析方法研究
李 铀,陆 洋,李 铌,彭 意
. 2008 (9):  2329-2334. 
摘要 ( 2371 )   PDF(467KB) ( 1299 )  
最小势能边坡稳定性分析方法是一种正处于发展完善中的新型边坡稳定分析方法。建立了采用锚杆(索)加固边坡后的最小势能稳定分析新方法,并进一步提出了一个考虑滑床剪切势能影响的近似计算模型,算例表明:(1)最小势能边坡稳定分析方法的结果,不论有无锚固均与现在工程常用的极限平衡方法的结果较为一致,表明了这一新方法的适用性;(2)滑床剪切势能计算模型引进与否对单一地层边坡的安全系数影响微小,可忽略不计,而对多地层边坡有较明显影响。总之,最小势能方法求取安全系数的过程简洁、概念明确合理、结果可显式表示,与极限平衡方法或有限元方法等方法相比,更具有实用价值。
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基于热力学定律的土体动力Hardin- Drnevich模型再认识
郭晓霞,迟世春,林 皋
. 2008 (9):  2335-2340. 
摘要 ( 1608 )   PDF(3992KB) ( 1415 )  
从Masing二倍法构造的Hardin-Drnevich模型的卸荷再加荷滞回曲线出发,以热力学定律为基础,考虑了塑性中心的移动为直线和骨架曲线两种情况下的耗散函数表达形式,应用Ziegler正交条件,通过对耗散函数求一阶偏导,得到耗散应力空间中的屈服函数表达式,并引入耗散应力和真实应力之间的差别项即转移应力,从而得到真实应力空间中的屈服函数。屈服曲线的绘制表明了对于塑性中心的不同转移规律,屈服曲线遵循同样的变化规律:应变在某一范围内,剪切形的屈服曲线是直线形式;当应变超过某一阈值时,剪切形的屈服曲线呈现弯曲。此外,还给出了应变的阈值。
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大岗山水电站地下厂房区初始地应力场 Nelder-Mead优化反演研究
贾善坡,陈卫忠,谭贤君,吕森鹏
. 2008 (9):  2341-2349. 
摘要 ( 2236 )   PDF(833KB) ( 1787 )  
初始地应力是大型地下洞室群设计与施工所要考虑的重要因素之一。结合大岗山水电站工程地质条件以及实测地应力资料,分析了地下厂房区初始地应力的影响因素,建立了基于侧压力系数的三维地应力反演模型,提出Nelder-Mead法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到Nelder-Mead算法程序中,对建立的地质概化模型进行计算,以实测点地应力值与计算应力值建立精确罚函数误差模型,进行优化逼近分析。通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,从而获得地下厂房区初始地应力场较为合理的分布规律,为水电站开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的初始条件。
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垃圾填埋场斜坡上土工合成材料受力分析
许四法,杨 杨
. 2008 (9):  235-2354. 
摘要 ( 1613 )   PDF(523KB) ( 1391 )  
为了评价垃圾填埋场防渗系统材料界面之间的摩擦特性以及土工合成材料端部的应力,进行了模拟试验和有限元分析。采用直接剪切试验,获得了土与短纤维无纺布、短纤维无纺布与HDPE土工膜以及短纤维无纺布与TPO(PE)界面的摩擦角和黏聚力;采用离心模拟试验,得到了伴随土压缩引起的短纤维无纺布和土工膜端部拉应力。试验结果表明:材料界面之间的摩擦角较大,但黏聚力不大;伴随填埋高度的增加,短纤维无纺布和土工膜端部的拉应力也随之增大。运用有限元对土压缩引起的短纤维无纺布和土工膜端部拉应力以及界面的摩擦应力分布进行了分析,并与试验结果进行了对比,分析结果表明:两者基本一致,碾压机械下方土工膜界面之间摩擦应力比较大。
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深部岩体多孔介质流变模型的研究
李剑光 ,王永岩 ,王 皓
. 2008 (9):  2355-2358. 
摘要 ( 1962 )   PDF(423KB) ( 1678 )  
考虑到传统流变模型在反映载荷水平影响和描述加速蠕变阶段方面的缺陷,在改进传统流变元件模型的基础上,引入非理想黏性元件,建立了在数学上能体现载荷水平影响并能描述加速蠕变的新的改进流变模型;同时从定义出发,考虑到孔隙度的动态性,对孔隙度和通用有效应力公式进行修正;鉴于岩体的孔隙性和不均匀性,把岩体看作多孔介质,应用多孔介质理论中的有效应力代替改进岩土流变模型中的恒应力,计入温度和孔隙压的影响,最终建立了深部(高温度、高地压和高孔隙压)岩体多孔介质流变模型。
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淤砂层模型对上层理想流体动力反应的影响——平面SV波入射
王进廷,张楚汉,金 峰
. 2008 (9):  2359-2364. 
摘要 ( 1289 )   PDF(3965KB) ( 998 )  
采用解析方法,分析了平面SV波斜入射时弹性半空间-淤砂层-理想流体层系统的动力反应,其中将淤砂层分别模拟为线弹性固体、黏弹性固体、理想流体和黏性流体等不同特性的介质,并与将淤砂层模拟为两相多孔介质的计算结果进行了比较。研究表明在平面SV波斜入射的情况下,当渗透系数很小时,多孔介质可以近似简化为黏弹性固体。
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重力坝沿建基面失稳破坏的真实安全度研究
常晓林 ,杨海云 ,周 伟 ,徐建强
. 2008 (9):  2365-2372. 
摘要 ( 1562 )   PDF(597KB) ( 1325 )  
采用强度储备系数法,对重力坝建基面破坏过程进行非线性有限元模拟,并分析了坝体地基弹性模量比和建基面应力分布状态对破坏过程和强度储备系数的影响。研究结果表明:破坏过程可划分为4个阶段:贯通率平稳期、加速期、短暂平稳过渡期、急剧增加失稳期。当弹性模量比一定时,应力状态越趋于均匀分布,大坝处于稳定状态时的强度储备系数越大,坝趾坝踵处的应力比值越大,大坝处于稳定时的强度储备系数越小;当建基面应力分布状态一定时,弹性模量比的变化不改变建基面的总体破坏特征,强度储备系数与弹性模量比成正比。综合考虑应力分布及弹性模量比的影响,给出了正常荷载作用下重力坝沿建基面失稳破坏的真实安全度取值范围为1.5~2.5。
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土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究
梁 冰 ,赵 颖 ,薛 强 ,刘 磊
. 2008 (9):  2373-2377. 
摘要 ( 1923 )   PDF(542KB) ( 1701 )  
考虑到田间土壤的结构性以及运移其中的污染物的化学反应特征,建立了两区双点平衡/动力学吸附溶质运移模型。用拟交替显隐式有限差分格式对模型进行了离散,通过编制的相应程序,对一施药期的水田进行了模拟。研究了土壤中污染物的迁移转化规律,分析了不可动水和非平衡吸附相对浓度分布的影响。结果表明:不可动区水相和非平衡吸附相的浓度具有的滞后现象,在污染前期一定程度上起到了延缓污染作用,而在污染后期又在一定程度上加重了污染。二者的存在均对溶质的迁移转化具有重要的影响,进行数值模拟时应充分考虑二者的存在。模拟及分析结果为土壤环境质量评价提供了定量依据,同时对环境污染的治理与控制具有理论和现实意义。
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静动力排水固结法处理淤泥软基振动试验研究
李彰明,林军华
. 2008 (9):  2378-2382. 
摘要 ( 1481 )   PDF(470KB) ( 1591 )  
对于高含水率、大孔隙比的深厚淤泥地基,在静动力排水固结法处理中,采用组合式高效夯击减震锤(SAAT)等4种不同形状尺寸的典型夯锤,以975~1 125 kN•m单击夯击能夯击,进行场地振动加速度及夯沉量原位对比测试,获得SAAT夯锤与地基土首次接触、回弹和二次作用历时分别为15,80,35 ms,各锤作用下竖向与水平向加速度分别在10 m与5 m距离内急剧降低,得到满足规范(烈度Ⅶ度)安全要求时SAAT及各夯锤夯击综合安全距离为20~30 m,其中SAAT所需安全距离最小。结果表明,采用SAAT可明显提高夯击效率,并可有效地减小对周边环境的振动影响。此外,对该条件下夯击冲击波的传播及衰减规律进行了总结与分析。
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黏性土固结不排水剪切的滑动损伤模型研究
徐 辉 ,韩青锋 ,连晓伟 ,王靖涛 ,卫 军
. 2008 (9):  2383-2386. 
摘要 ( 1695 )   PDF(471KB) ( 1703 )  
在工程荷载范围内,不计骨架颗粒的变形,骨架的变形实际是颗粒接触面变形的总和。当剪应力达到某个临界值时,黏性土骨架中有一部分颗粒接触面开始滑动,随着剪应力的增大,出现滑动的颗粒接触面的取向范围也会扩大。将这种颗粒接触面的滑动视为一种损伤。在损伤阶段,黏性土骨架中既有未滑动的接触面,也有已滑动的接触面,宏观剪切模量是这两种接触面的剪切模量的加权平均。在 平面中,根据应力圆与颗粒起始滑动包络线的相对位置,计算出已出现了滑动的颗粒接触面的取向范围,并定义该取向范围与其所能达到的最大值(由破坏时的应力圆计算)之比为骨架的损伤比。按损伤比进行加权平均得到骨架的整体剪切模量。模型中的参数完全可以根据常规三轴试验确定,模型的形式简单,可适用于复杂的应力路径。对试验结果的拟合表明,该模型能较好地反映黏性土在固结不排水条件下剪切变形的主要特征。
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塑料土工格栅拉伸特性试验研究
杨广庆,庞 巍,吕 鹏,周乔勇
. 2008 (9):  2387-2391. 
摘要 ( 3480 )   PDF(418KB) ( 2077 )  
进行土工格栅加筋土结构现场试验时,如何将实测应变有效地转换成拉应力对正确分析结构的作用机制具有重要影响。通过室内试验,研究了不同拉伸速率对3种强度的HDPE土工格栅拉伸性能的影响。试验结果表明:土工格栅的拉伸强度和拉伸模量随拉伸速率的降低而降低,峰值应变随拉伸速率的降低而增加。土工格栅强度越高,受拉伸速率的影响越小。在特定的拉伸速率条件下,同一种土工格栅对应2 %,5 %,10 %应变和峰值应变的拉伸强度依次增大,而拉伸模量却依次减小。试验结果具有较强的实用价值。
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场地和断层对埋地管道破坏的影响分析
朱庆杰,陈艳华,蒋录珍
. 2008 (9):  2392-2396. 
摘要 ( 2469 )   PDF(743KB) ( 1776 )  
场地条件和断层活动是埋地管道破坏的主要原因,避免因为场地岩土和断层的影响而造成管道破坏,是城市地下生命线工程建设中急需解决的问题。采用ADINA软件的Parasolid建模方式,通过定义合适的体类型和布尔操作,建立了埋地管道破坏分析的几何模型,实现了土体-断层-管道破坏有限元建模。借助模型参数选择,确定了基岩与岩土性质、管道特性等模型参数;定义了管-土摩擦和约束条件、地震波和断层位移荷载等。依据计算结果,分析了场地条件和断层参数对地下管道地震破坏的影响;结果表明:管道埋藏越深,断层断距越大,管道的变形越大,破坏越严重。给出了管-土摩擦系数和断层与管道交角的最优值,并给出了几点工程建议。
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泄洪雾雨区裂隙岩质边坡饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析
王环玲 ,徐卫亚 ,童富国
. 2008 (9):  2397-2403. 
摘要 ( 1784 )   PDF(844KB) ( 1421 )  
岩质滑坡除与地质条件、降雨等因素有关外,泄洪雾雨也成为其不可忽视的催化剂。通过裂隙岩体渗透性与应力关系,裂隙岩体的弹塑性本构关系以及渗流场的控制方程,建立起饱和非饱和渗流场与应力场耦合的等效连续介质模型。编制了有泄洪雾雨影响的饱和-非饱和渗流与应力耦合三维有限元程序,通过迭代求解达到两场耦合目的。以实际工程为例,根据边坡的地表信息、开挖信息、岩层分界信息以及排水洞和帷幕信息等,建立起边坡地质模型。通过耦合计算,详细分析了耦合后边坡岩体的变形、应力以及塑性区等。计算结果表明,雾雨区的边坡稳定与渗流场变化有着重要关系,在评价边坡稳定与否时,要考虑渗流场对其影响。计算成果为实际工程的安全评价提供了一定的科学依据。
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深埋隧道层状岩体弹塑性本构模型研究
韩昌瑞,张 波,白世伟,夏彬伟,倪才胜,
. 2008 (9):  2404-2408. 
摘要 ( 2671 )   PDF(1010KB) ( 1817 )  
共和隧道围岩为薄层状灰岩,岩样试件单轴压缩全过程曲线表现为明显的各向异性,且隧道现场监测发现围岩屈服破坏也具有明显的方向性。据此选择合适的屈服准则及其强度参数随岩层倾角(与最大主应力的夹角)变化规律。结合各向异性弹性本构方程,获得横观各向同性弹塑性本构关系并利用C++语言实现。利用该本构模型对共和隧道进行数值模拟,计算结果与破坏特征基本吻合,验证了该模型的正确性,可以用于该隧道支护设计及稳定性分析。
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边坡电渗模型试验及能量分析法数值模拟
庄艳峰 ,王 钊 ,陈 轮
. 2008 (9):  2409-2414. 
摘要 ( 1876 )   PDF(669KB) ( 1282 )  
采用导电塑料制成的电动土工合成材料(EKG)进行了15.5 d的边坡电渗加固试验,测定了电渗之后土体等含水率分布曲线。试验结果表明,电渗加固效果是随时间从阳极到阴极逐渐扩展的,因此,越靠近阳极接入点的土体加固效果越好,越靠近阴极末端的土体加固效果越差。提出了电渗能量分析法,该方法仅要求黏性土体在排水固结开始的初始时刻是处于饱和状态,而在排水固结进行的过程中土体可以是饱和的,也可以是非饱和的。提出了基于能量分析法的电渗过程数值模拟方法,并对试验过程进行了数值模拟,模拟结果与实测结果能够较为吻合。
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秦沈客运专线路桥(涵)过渡段路基的动力特性分析
卿启湘 ,王永和 ,赵明华
. 2008 (9):  2415-2421. 
摘要 ( 1414 )   PDF(988KB) ( 1333 )  
基于离散的Fourier变换原理,对过渡段基床振动加速度进行频域分析,获取了基床表层的振动加速度幅值谱、功率谱、相位谱以及线路不同横断面的基床表层振动第一主频值随速度变化规律;通过对过渡段路基不同工况下动态响应的原位测试,分析了路桥(涵)过渡段线路纵向的动态响应以及车速、轴重与动态响应之间的关系和动应力沿路从深度方向的变化规律等。上述这些数据分析结果,为高速铁路过渡段的设计与施工提供了重要参考。
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土壤中挥发性污染物迁移转化的两区模型研究
李宏艳 ,李凤明 ,彭永伟
. 2008 (9):  2422-2427. 
摘要 ( 1945 )   PDF(451KB) ( 1317 )  
分析了挥发性污染物在土壤中迁移转化机制以及耕作层土壤的特点,在考虑耕作层土壤大孔隙流的特点基础上,以质量守恒原理为基础,建立了挥发性污染物在土壤中迁移转化的两区数学模型,并给出了模型的数值解法。以典型的挥发性污染物为例,对其在土壤中的迁移转化的动力学行为进行分析,认为农药的挥发性以及不动水区含水率是农药在土壤中浓度分布的主要影响因素,验证了土壤中农药挥发性数学模型的应用更符合其发生机制以及所建立的两区模型的正确性。这对于预测挥发性污染物释放对环境污染的变化趋势和控制挥发性污染物对环境的污染具有重要意义,并为土壤中挥发性污染物的安全评价提供了手段。
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龙游石窟结构的力学思想
祝介旺 ,柏 松 ,刘恩聪 ,杨志法 ,张路青 ,李丽慧
. 2008 (9):  2427-2432. 
摘要 ( 1335 )   PDF(603KB) ( 1745 )  
龙游大型地下石窟群埋藏浅、跨度大,且位于软岩中。千年以来保持稳定的重要原因,除了岩体的完整性较好和洞体内所充满的水对洞顶的支撑作用以外,就是采用了比较特殊的结构形式。石窟在纵向分别利用了斜顶结构,在横向采用了拱状结构,加大柱纵向支撑长度的鱼尾形柱结构和扩大柱端头的柱帽结构。将这些结构形式与现代结构力学原理相比较发现,它们完全符合现代结构力学的原理,是科学的。它们体现了古人的结构力学思想,折射出了我国古人的智慧和创造力。通过发掘和研究石窟蕴涵的结构力学思想,可以做到古为今用,指导目前越来越多的地下工程建设。
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泥皮厚度对结构接触面力学特性影响的试验研究
张治军 ,饶锡保 ,王志军 ,丁红顺
. 2008 (9):  2433-2438. 
摘要 ( 1446 )   PDF(622KB) ( 1459 )  
针对实际工程中砂砾石与结构物所形成接触面,采用联合研制的大型叠环单剪仪对砂砾石与夹不同厚度泥皮混凝土接触面力学特性进行了相关试验研究。结果表明,泥皮厚度对结构接触面的强度影响显著,且存在两临界厚度值(记为H1和H2,且H1 < H2)。当泥皮厚度小于临界厚度值H1时,接触面表现为砂砾石与混凝土板接触面特征,其剪应力与相对剪切位移关系曲线呈现明显的双曲线关系,可用双曲线模型进行描述;当泥皮厚度介于两临界厚度值之间时,接触面表现为泥皮与混凝土板接触面,达到破坏阶段后切向变形呈现明显的刚塑性的变形特征,可用刚塑性模型进行描述;当泥皮厚度大于临界厚度值H2时,剪切破坏并不发生在接触面处,而是发生在泥皮层内部,此时接触面特性即为泥皮剪切特性。
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基于椭球滑动体假定和三维简化 JANBU法的边坡稳定分析
李 亮 ,迟世春 ,郑榕明
. 2008 (9):  2439-2445. 
摘要 ( 1718 )   PDF(614KB) ( 1230 )  
采用一般椭球体模拟三维土坡的滑动体,利用三维简化JANBU法计算其安全系数,该法假定各个条柱底面的滑动方向在水平面上的投影相等,借此可用一个变量来表达各个底滑面的滑动方向,简便易行。此外,综合借鉴粒子群优化算法和和声算法的优点,提出了改进的粒子群算法,并利用对2个三维土坡的最危险滑动体进行了搜索,与已有结果进行了对比分析,表明方法是可行有效的。
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黏质土围岩分级指标的界限值确定
陈炜韬,王明年,魏龙海,王玉锁
. 2008 (9):  2446-2450. 
摘要 ( 1366 )   PDF(554KB) ( 1326 )  
在分析了确定黏质土围岩分级指标界限值的依据基础上,通过分析已有研究成果资料、室内试验成果及长序列黏质土围岩统计数据,确定了设计阶段黏质土围岩的分级指标液性指数、天然密度、塑性指数分段的各段界限值。研究结果表明:依据分级指标随强度值比的变化情况确定其界限值是合理的;当隧道的埋深一定时,统计分析和室内试验都得到了强度值比随液性指数的增大逐渐减小的结论;液性指数较大时,天然密度的增大对强度值比的影响不明显;液性指数分段处界限值为0,0.25,0.5,天然密度分段处界限值为1.6,2.0 g/cm3,分级指标塑性指数分段处界限值为18。
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红砂岩路基强夯处理大变形数值模拟方法与效果分析
王桂尧 ,胡振南 ,匡希龙
. 2008 (9):  2451-2456. 
摘要 ( 2283 )   PDF(742KB) ( 1839 )  
针对红砂岩路基难以压实的特性,采用强夯方法,提高红砂岩路基压实度。基于强夯处理红砂岩路基的现场试验,采用显示动力有限元程序LS-DYNA建立强夯三维模型,对强夯的动力响应进行了数值模拟,研究了强夯作用下红砂岩碎石土路堤的应力-应变变化规律,得到了强夯后土体的应力场、位移场,并与现场试验结果进行了对比,分析了强夯加固红砂岩路基的作用机制及有关夯击参数的取值方法,认为直径为2 m的夯锤在1 200 kN•m夯击能作用下的有效影响深度为4~6 m,锤间距(中心距)不宜大于3.5 m。
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循环荷载下黏土应变积累积强化模型研究
刘方成 ,尚守平 ,王海东
. 2008 (9):  2457-2462. 
摘要 ( 1577 )   PDF(564KB) ( 1176 )  
循环加载历史是影响土的动力特性的一个重要因素。通过对一种原状粉质黏土进行高循环次数单剪试验,研究了黏土体应变随剪应变幅值及循环次数的变化规律,以及由于体应变的累积对黏土动力特性产生的影响。试验结果表明,黏土的体应变随着循环次数的增多和循环剪应变幅值的增大而增大,而土的动力特性则随着体应变的不断累积而出现强化现象,表现为动剪模量增加,阻尼比减小。对累积体应变与动剪模量、阻尼比之间的关系进行了研究,提出了相应的强化关系式。在常用的非线性模型基础上,通过引入动剪模量的强化系数和阻尼比的衰减系数,建立了一种能考虑循环应变历史影响的土动力模型。
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土钉支护施工阶段土钉轴力的计算分析
郭红仙,宋二祥,陈肇元
. 2008 (9):  2463-2468. 
摘要 ( 1693 )   PDF(4007KB) ( 1343 )  
土钉支护的形成过程对其受力和变形有直接影响。结合土钉支护边开挖、边支护且开挖在前的施工特点,定义开挖影响面以反映土体开挖时边坡滑动趋势的变化,与开挖影响面相交处的土钉在土体开挖时轴力增加最多。开挖土压力表示以开挖影响面为边界的土块体产生的土压力,由相邻两步开挖土压力之差求得挖土引起的不平衡力。增加的土钉轴力在平衡此不平衡力的同时,维持着边坡稳定。据此,以开挖影响面及其土钉轴力增量为主要研究对象,提出了施工阶段土钉轴力的分析方法。该方法在求得土钉轴力最大值及其作用位置的同时,还给出了土钉轴力沿钉长方向的分布。应用此方法对法国CLOUTERRE项目1号墙足尺试验进行了计算,结果表明:计算与测试结果吻合良好。
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超长灌注桩桩身压缩综合系数反分析
蒋建平
. 2008 (9):  2469-2475. 
摘要 ( 1551 )   PDF(582KB) ( 1489 )  
基于超长桩现场试验和数值模拟资料,通过反分析得出了桩身压缩的综合系数,进而对综合系数与其他参数的关系曲线特点、综合系数的影响因素、综合系数的回归预测等进行了研究。结果表明:(1)极限状态下超长灌注桩的综合系数的变化范围为0.278 5~0.988,规范法中取定值0.5或1.0的做法是不合理的。(2)综合系数总体上随桩顶荷载、桩身压缩、桩身总位移、桩身刚体位移的增大而增大,但关系曲线型式存在多样化。(3)超长桩综合系数与长径比的相关关系不明显,但总体来说,综合系数随长径比的增加而降低。对超长嵌岩桩,不同场地桩的综合系数与长径比相关关系较好;对超长非嵌岩,不同场地桩的综合系数与长径比相关关系不明显,但对某场地5根桩,综合系数与长径比的指数相关关系达到0.990 1。(4)总的来说,持力层与上覆土层弹性模量比小的桩的综合系数-桩顶荷载曲线在弹性模量比大的上方。(5)建立的6个场地多根桩的综合系数与桩顶荷载关系的回归曲线的相关系数平均为0.977 6,可为该场地及类似场地桩的桩身压缩综合系数的预测和计算提供参考。
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横向荷载下桩-土相互作用的无网格分析
赵明华,刘敦平,邹新军
. 2008 (9):  2476-2480. 
摘要 ( 1498 )   PDF(522KB) ( 1442 )  
基于新型的岩土工程数值分析方法——无网格Galerkin法,利用移动最小二乘法所具备的局部化技术,引入不同材料介质之间材料不连续问题的无网格求解方法,对横向荷载作用下桩-土相互作用特性进行了无单元数值模拟分析,并采用MATLAB语言编制出相应的计算程序,由此对不同荷载作用大小、桩周土性质及桩-土刚度比等因素对桩身受力变形特性的影响进行了对比分析,获得了一些定性的结论。工程实例应用结果表明,这一方法在精度和后处理方面比传统的有限元等数值方法更具优势,且计算结果与通用有限元软件ANSYS计算结果吻合良好。
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土-水特征曲线及其相关性研究
卢应发 ,陈高峰 ,罗先启 ,崔玉军
. 2008 (9):  2481-2486. 
摘要 ( 2149 )   PDF(448KB) ( 2385 )  
土-水特征曲线(SWCC)描述了土体吸力与含水率之间的关系,是非饱和土力学研究的重要内容。从理论和试验两个方面研究了土-水特征曲线和渗透曲线的相互关系。在理论上,应用自然比例法则研究了土-水特征曲线和渗透曲线的特征,从物理和力学意义两个方面探讨了土-水特征曲线及其导数、渗透曲线、颗粒分布曲线之间的特征,给出了土-水特征曲线和渗透曲线两指数函数表达式幂的取值范围和相互关系。试验研究结果表明:土体的土-水特征曲线受到土体的物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等多种因素影响,土体持水特性研究对工程建设具有重要的指导意义。
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隧洞光面爆破中炮孔堵塞长度的数值分析
罗 伟,朱传云,祝启虎
. 2008 (9):  2487-2491. 
摘要 ( 2058 )   PDF(568KB) ( 2569 )  
炮孔堵塞长度是一个直接关系到爆破效果的重要爆破参数。以实际工程为背景,建立不同炮孔堵塞长度的三维有限元模型,运用ANSYS/LS-DANA数值模拟方法,并引入流固耦合方法模拟计算,通过对关键部位的应力进行分析比较,验证了经典爆破理论,获得了最优的堵塞长度,为爆破数值计算提供借鉴,同时为隧洞光面爆破设计提供参考。
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基于贝叶斯理论的灌注桩多个缺陷统计特性分析
李典庆,吴帅兵,周创兵
. 2008 (9):  2492-2497. 
摘要 ( 1305 )   PDF(603KB) ( 1470 )  
由于施工技术水平、岩土工程条件等不确定性因素的影响,基桩中经常出现各种缺陷。为此,提出了基于贝叶斯理论的灌注桩多个缺陷统计特性的分析方法。在考虑钻芯法检测不确定性的基础上,采用泊松分布模型模拟基桩中多个缺陷的出现概率,推导了缺陷平均出现率后验分布的计算公式。提出了估计缺陷尺寸修正的贝叶斯抽样方法,给出了评价钻芯法检测概率的方法。算例分析表明,钻芯法的检测概率对准确地估计缺陷平均出现率有明显的影响,如果不考虑检测不确定性因素的影响,缺陷平均出现率将被低估。随着检测到缺陷数目的增加,更新的缺陷平均出现率的均值逐渐增加,更新的变异系数逐渐减小。此外,先验的信息能够有效地减小缺陷平均出现率和缺陷尺寸估计的不确定性。
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高温-高含冰量冻结黏土强度试验研究
马小杰 ,张建明 ,常小晓 ,郑波 ,张明义
. 2008 (9):  2498-2502. 
摘要 ( 1702 )   PDF(489KB) ( 1365 )  
为研究高温-高含冰量冻土的强度特性,分别开展了不同温度、不同含水率的冻结黏土单轴无侧限抗压强度试验。分析了高温-高含冰量冻结黏土在单轴压缩试验过程中的破坏类型、应力-应变关系;单轴抗压强度与温度、含水率之间的关系以及饱和冻结黏土单轴抗压强度对温度的敏感性-含水率关系。研究结果表明:当温度低于-0.9 ℃时,高温-高含冰量冻结黏土存在最不利含水率,在相同的温度条件下,该含水率状态下冻土抗压强度最小;当温度高于-0.6 ℃时,高含冰量冻土随含水率的增加,单轴抗压强度增大。
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分布式基坑监测信息管理与预警系统的研制
吴振君,王 浩,王水林,葛修润
. 2008 (9):  2503-2507. 
摘要 ( 1560 )   PDF(977KB) ( 1561 )  
针对基坑监测的信息化、集成化、共享化要求,开发了基于GIS的分布式基坑监测信息管理与预警系统。介绍了系统的结构框架,着重介绍了系统实现的功能。在GIS图形可视化技术基础上,系统地实现了区域内多个基坑地质勘察、设计、施工等资料及测点信息、监测仪器、监测数据、周边建筑物等相关资料的全面采集,并在此基础上实现了信息的存储、处理、分析、查询、预测、预警以及成果输出的自动化。系统采用C/S结构实现信息共享与多人协作,在网络环境下可高效运行,为基坑监测提供了一个功能强大的信息平台。
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桩基础荷载对邻近已有隧道影响的有限元分析
闫静雅 ,张子新 ,黄宏伟 ,王如路
. 2008 (9):  2508-2514. 
摘要 ( 2131 )   PDF(1197KB) ( 1732 )  
目前,城市密集的高层建筑桩基础对临近隧道的影响问题越来越突出,为了更好地理解桩群荷载对已建成隧道的影响,主要进行了两方面的研究:(1)利用平面应变有限元方法分析了桩列荷载作用对邻近已有隧道的变形及受力影响,并研究了桩群参数变化(包括桩间距以及桩基础与隧道结构净距)对现存隧道的影响;(2)分析计算了上海太平洋2期广场工程对邻近地铁1号线隧道的影响。分析结果表明:隧道单侧存在桩列荷载作用时,隧道变形以沉降为主,水平位移较小,同时隧道结构向桩基础方向产生一定扭曲,这对于运营地铁是十分不利的;桩基础荷载造成隧道所受弯矩分布向桩基础方向偏转;随着桩间距、桩与隧道净距的增加,隧道拱顶下沉量以及弯矩变化最大值相应减小,沿隧道方向桩间距变化影响大于垂直隧道方向桩间距变化影响。
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考虑中主应力时土体劈裂灌浆力学机制的大变形分析
邹金锋,罗 恒,李 亮,杨小礼,谢 东
. 2008 (9):  2515-2520. 
摘要 ( 1844 )   PDF(498KB) ( 1312 )  
在塑性力学和大变形理论的基础上分析土体在劈裂灌浆初始阶段的力学机制,将劈裂灌浆的初始阶段视为无限土体中的圆孔扩张问题,并将圆孔周围土体中的应力分布分为两个区域。在弹性区中土体服从小变形假设,在塑性区中服从大变形假设。假设初始劈裂灌浆压力是圆孔扩张到极限时极限扩孔压力;当土体在灌浆压力作用下,大小主应力正好换位时,则出现劈裂时的灌浆压力就为二次劈裂灌浆压力值,推导出塑性区半径、劈裂灌浆的竖向劈裂灌浆和水平向劈裂灌浆压力的理论解答,同时也获得了弹塑性区中的应力场分布规律。该理论的计算结果与工程实测结果比较接近,初步证实了该理论的可靠性。
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分岔隧道模型试验与数值模拟超载安全度研究
王汉鹏,李术才,张强勇
. 2008 (9):  2521-2526. 
摘要 ( 3728 )   PDF(1188KB) ( 1420 )  
超载试验能得到隧道的超载安全度,通过大型地质力学模型对分岔隧道进行了超载试验,模拟了分岔隧道在不同侧压系数下围岩的变形、应力分布和破坏情况。同时,应用三维数值分析软件对模拟区域进行了模拟。模型试验和数值模拟结果分析表明,随着侧压系数K的增加,分岔隧道的侧向位移增加,拱顶位移由向下变为向上;当侧压系数为K=3.5时,应力达到极限;当侧压系数K≥4.0时,位移突变,最终最大位移达到100 mm;塑性区骤增,隧道拱顶围岩开始开裂,且有块体掉落。分岔隧道的拱顶和两帮是最易破坏的区域,隧道超载安全度为3.5。
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水对亚临界裂纹扩展的影响
蒋青青 ,李江腾 ,胡毅夫 ,桂易林 ,赖伟明
. 2008 (9):  2527-2530. 
摘要 ( 1850 )   PDF(462KB) ( 1109 )  
利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛法对花岗岩试件在空气中及饱和水两种条件下进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了相应的裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI -V曲线)及亚临界裂纹扩展参数,讨论了两种环境下裂纹亚临界扩展的规律,并对两种环境下亚临界裂纹扩展参数进行了对比分析。研究表明:采用常位移松弛法所测试的两种条件下的lgKI -lgV关系都有很好的线性规律。在双对数坐标空间中,含饱和水试件的lgKI -lgV曲线位于空气中试件lgKI -lgV曲线的左上角,曲线斜率减小,而截距增加。在同一应力强度因子水平上,含饱和水试件的裂纹扩展速度大,说明水能加速亚临界裂纹扩展,与实际相一致。
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压缩载荷下准脆性材料宏细观损伤变量研究
姜小春 ,谢和平 ,周宏伟
. 2008 (9):  2531-2536. 
摘要 ( 1549 )   PDF(535KB) ( 1322 )  
在连续损伤力学的基本框架内构建损伤力学模型,而对损伤变量的定义及其演化方程的描述则充分借鉴细观损伤力学的研究成果,就可以建立一个宏细观相结合的损伤模型。对于压缩载荷下准脆性材料损伤,通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效弹性张量等价,可以求得宏观损伤变量与细观损伤机制相关的表达及其损伤演化方程,进而可以建立宏细观相结合的损伤模型,并以单轴压缩为例表明这种分析方法是可行的。
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大跨度连拱隧道直中墙受力现场监测分析
曾 胜 ,覃庆通 ,阳军生
. 2008 (9):  2537-2541. 
摘要 ( 1558 )   PDF(589KB) ( 1123 )  
针对宛坪高速公路六车道大跨度连拱隧道具体条件,选择吴家庄隧道的典型断面,对该断面三层直中墙的内层中墙内力进行施工全过程的监测。在监测结果的基础上,考虑不同施工阶段的相互影响,对内层中墙内力进行了深入的分析,得出内层中墙在隧道开挖过程中的力学特征,并对该隧道内层中墙进行安全性评价。结果表明,不同施工工序对中墙的内力影响较大,尤其以下台阶的开挖影响最大,但是中墙在整个施工过程中都满足结构稳定性要求。
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旧路改建高速公路中地基强夯效应测试与工艺参数分析
吕国仁,崔新壮
. 2008 (9):  2542-2546. 
摘要 ( 1729 )   PDF(796KB) ( 866 )  
旧路改建高速公路遇到的最主要的问题是地基的不均匀沉降。数值分析表明,对新的天然地基进行处理是解决这一问题的关键。强夯是加固地基的一种有效措施,为了对强夯工艺参数进行优化研究,对夯锤冲击地面过程中产生的动孔隙水压力、动土应力以及夯后超静孔隙水压力的消散过程进行了跟踪测试与分析。结果表明,对以风化料为主的地基,最大夯击数不宜超过4击,而且铺底夯完成2 d后就可进行满夯。
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深部三维地应力实测与巷道稳定性研究
张百红 ,韩立军 ,韩贵雷 ,王延宁
. 2008 (9):  2547-2550. 
摘要 ( 1602 )   PDF(452KB) ( 1539 )  
原始地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数。在唐口煤矿井下回风石门、西翼辅助运输石门等不同构造部位的3个测点采用空心包体应力解除法进行了现场地应力的实测工作,测点的埋深达1 024~1 030 m。详细介绍了三维地应力及其主应力的计算原理,并根据矿区实测地应力资料,分析了矿井地应力大小、方向变化和分布特征,进而获得了该矿区地应力的定性及定量资料,初步分析了地应力对巷道稳定性的影响,为巷道的合理支护结构设计提供了可靠依据。
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软土基坑支护中的锚拉桩结构设计
李俊才 ,岳颖锋 ,茅奇辉 ,张志铖
. 2008 (9):  2551-2555. 
摘要 ( 2245 )   PDF(450KB) ( 808 )  
城市建设的高速发展和地下空间的充分利用,促进了深基坑的发展,由此带来了大量的深基坑开挖和支护的岩土工程问题,尤其是软土基坑。在软土基坑中设置锚拉桩,能有效地控制支护结构与土体的变形,同时有利于基坑土方的开挖和主体地下室的施工,显示其十分突出的优势。介绍了锚拉桩支护结构的计算模式,并对相应工程的监测结果进行了分析与比较,取得了较为满意的结果。
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基于SCPTU的软土最大剪切模量测试分析研究
蔡国军,刘松玉,童立元,杜广印
. 2008 (9):  2556-2560. 
摘要 ( 1812 )   PDF(625KB) ( 1121 )  
最大剪切模量是土的基本力学特性参数,对土动力特性分析和岩土工程抗震设计有着重要的意义。目前最大剪切模量的确定主要依赖于室内试验,土样的采取和室内试验既耗时又不能保证精度。以江苏北部里下河古泻湖相软土地区高速公路建设为工程背景,采用地震波孔压静力触探(SCPTU)和下孔法(DHT)进行了土层剪切波速的测试,基于SCPTU和DHT剪切波速测试资料建立了最大剪切模量Gmax与SCPTU测试参数之间的相关关系。结果表明:采用SCPTU测试的锥尖阻力和孔压参数能够用于对软土的最大剪切模量的初步评价。
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高层建筑桩箱基础共同作用现场测试分析
李成芳 ,吴德伦 ,邓小波 ,王定春
. 2008 (9):  2561-2566. 
摘要 ( 1593 )   PDF(887KB) ( 716 )  
通过一高层建筑桩箱基础原位测试,阐述了箱基底板钢筋应力变化特征、基础变形和沉降规律、箱底土压力分布规律及桩-土荷载分担比例。测试结果表明,箱基底板钢筋应力仅为设计强度的8 %;基础沉降量为理论计算值的20 %;基础纵向弯曲值仅为0.319 ‰,设计时可只考虑局部弯曲而不考虑整体弯曲;箱基底板土分担了11 %的荷载,土压力没有得到充分发挥,建议增大桩距来实现这一目的,从而降低工程造价。
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基于Logistic回归模型的砂土液化概率评价
潘建平 ,孔宪京 ,邹德高
. 2008 (9):  2567-2571. 
摘要 ( 1965 )   PDF(613KB) ( 951 )  
以国内外23次地震中200组场地液化实测数据为基础,通过Logistic回归分析,建立关联修正标准贯入击数N160cs与循环应力比CSR的液化概率模型。以50 %液化概率水平为液化与非液化的临界点,建立了指数形式的抗液化应力比CRR计算式,新建概率模型预测饱和砂土液化与非液化的成功率分别为85.71 %和76.14 %,具有较高的可靠性。与已有模型比较,使用了新的数据和修正系数,消除了一些不合理的偏差,总体判别结果偏于安全。为了将确定性分析方法与概率分析方法联系起来,建立了抗液化安全系数FS与液化概率PL的关系式。算例结果表明,新建概率模型简单、实用、可靠。
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表面波法确定卵石土地基承载力模型研究
候兰杰,陈兴长,陈 慧,崔春龙
. 2008 (9):  2572-2576. 
摘要 ( 1660 )   PDF(499KB) ( 1093 )  
利用统计学的原理,对卵石土地基动力触探击数和剪切波速的关系进行了研究,推导了它们之间的二次多项式、幂函数和指数函数回归方程。通过对比研究发现,二者之间具有良好的指数函数相关关系。为了验证该指数函数回归模型的可行性,选择了相似场地进行面波检测试验,试验结果与勘探结果完全吻合。研究结果表明,应用表面波法不但可以进行卵石土地基分层,而且还可以定量地评价其地基承载力。
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钢纤维混凝土深梁非线性有限元分析在ANSYS中的实现
徐礼华,池 寅,李荣渝,苏 洁
. 2008 (9):  2577-2582. 
摘要 ( 1516 )   PDF(1568KB) ( 1938 )  
运用大型有限元软件ANSYS对钢纤维混凝土深梁进行非线性分析,详细地探讨了钢纤维混凝土和钢筋的本构模型、单元特性,并基于Nilson黏结滑移理论,考虑钢筋与钢纤维混凝土之间的相互作用。采用ANSYS参数化设计语言(APDL)参数化建模,完成了非线性分析。与试验结果比较表明,在ANSYS中钢纤维混凝土采用Solid65单元、钢筋采用Pipe20单元及其相应的本构关系和破坏准则模拟钢纤维混凝土受力全过程,并用Combin39三维非线性弹簧单元模拟钢筋与钢纤维混凝土之间的黏结滑移可取得满意的结果。
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等截面桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析研究
吴江斌 ,王卫东 ,黄绍铭
. 2008 (9):  2583-2588. 
摘要 ( 1652 )   PDF(727KB) ( 987 )  
建立了等截面桩与扩底桩的抗拔分析模型。采用直接约束处理的接触算法与库仑摩擦模型来模拟桩-土界面,土体选用抛物线型Mohr-Coulomb本构模型。通过程序的二次开发,实现初始应力场的合理计算,并采用位移边界对扩底抗拔桩的上拔过程进行动态的非线性有限元模拟。以现场足尺试验中的试桩为数值分析对象,通过调整计算参数使计算得到荷载-位移关系曲线与试验结果接近,来验证数值模型的正确性并确定计算参数。在此基础上,研究了上拔过程中轴力、侧摩阻力的大小与分布、桩身与扩大头附近土体变形与塑性区的发展规律。数值分析加深了对扩底桩抗拔承载特性的进一步认识。
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单螺旋空孔直眼掏槽成腔过程数值模拟研究
郑祥滨,璩世杰,范利华,王 莹
. 2008 (9):  2589-2594. 
摘要 ( 2297 )   PDF(605KB) ( 1720 )  
采用ANSYS三维非线性动力有限元软件,对单螺旋空孔直眼掏槽的爆炸应力波传播规律与成腔过程进行了数值模拟研究,得到了单元有效塑性应变分布图、节点有效速度分布图、节点时间-加速度历程曲线和炸药爆炸体积扩展过程示意图。结果表明,模拟的爆炸应力波是以柱面波形式传递,这与理论上的爆破应力波传递形式相一致,同时还总结出爆破效果与装药孔至空孔的距离相关的结论。整个数值模拟研究实现了掏槽爆破成腔成型过程和压力传播过程的可视化,对预测掏槽爆破效果和优化爆破设计具有积极意义。
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土坡等圆心角斜条分稳定性分析法
董育烦 ,张发明 ,郭炳跃 ,陈金国
. 2008 (9):  2595-2598. 
摘要 ( 1727 )   PDF(461KB) ( 917 )  
在土坡稳定性计算中,条分法作为一种简单而又实用的方法在实际工程中得到了广泛的应用。传统的条分法大多采用垂直条分,等圆心角斜条分法以斜条分代替垂直条分,使得条间力的假设更为合理。在斜条分的基础上,结合重新定义的应力水平安全系数,使问题的求解也更为简单、迅速,并且求解的结果还可以反映出土条应力状态的差异。
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