基于谱元法与Microwulf系统的汶川地震波场模拟

谱元法属广义有限元法,可用于地震波场模拟与震源反演,但几乎不能在单台普通电脑上用于大尺度地震波场模拟。Microwulf是一种低成本、高效率的主从式便携型计算集群系统,能有效地利用个人电脑组建并行计算环境。基于三维弹性波动方程研究了谱元法基本算法,并利用谱元法和自搭建Microwulf系统对2008年汶川5.12地震波场进行模拟。模拟结果表明:(1)搭建的Microwulf系统能成功进行大尺度地震波场的谱元法数值模拟;(2)计算区域地形能引起地震波场畸变;(3)震中附近区域峰值地震动分布模式大体与发震断裂走向平行,并具有典型的上下盘效应,上盘的峰值地震动比下盘强烈;(4)与无地形模型相比,震中附近区域地形对地震动具有典型的放大效应,并且对于地震动的不同分量,其地形放大效应有所区别。     

连拱隧道的设计理论与动态施工力学研究

随着山区高速公路的飞速发展,不少连拱隧道已经或正在修建,但由于该种隧道结构的复杂性,其设计施工往往采用经验类比方法,并结合应用有限元进行动态施工力学分析,再通过现场施工的监控量测成果修改设计,指导施工。文章分别对我国公路连拱隧道的设计理论、实施现场施工量测情况、隧道动态施工力学分析研究作了一些综合概述。最后针对目前连拱隧道设计施工中存在的问题作了一些展望。     

盐岩蠕变特性及其非线性本构模型

为了研究盐岩的蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对盐岩试件进行了三轴压缩分级加载蠕变试验。试验结果表明:在围压一定的情况下,随着轴向应力增大,盐岩瞬时应变、蠕变应变以及蠕变速率等均随之增大,同时进入稳态蠕变阶段所需要的时间逐渐延长;等时应力-应变曲线显示,盐岩蠕变具有非线性特征,且其非线性程度与蠕变时间和应力水平有关,蠕变时间越长、应力水平越高,非线性程度越高。基于非线性流变力学理论,提出了一种非线性黏滞体,其黏滞系数是所加应力水平和蠕变时间的函数,将非线性黏滞体替换常规Burgers模型中的线性黏滞体,建立了可描述盐岩非线性蠕变特性的MBurgers模型,并根据盐岩蠕变试验结果,采用曲线拟合法对MBurgers模型的参数进行了反演识别。拟合曲线和试验曲线对比显示,两者吻合良好,误差较小,说明该模型可以描述盐岩的蠕变特性。     

基于ν-SVR算法的岩爆预测分析

以预测地下工程岩爆发生为研究目的,在综合影响岩爆的关键因素的基础上,选取地下工程围岩最大切向应力、岩石单轴抗压、抗拉强度、弹性能量指数、围岩切向应力与围岩抗压强度比值、围岩抗压强度与其抗拉强度的比值作为岩爆预测的评判指标,建立了一种基于改进支持向量机算法( ν-SVR)的岩爆预测方法,并利用国内外45个岩石地下工程实例进行学习,对另外的16个实例进行了预测,取得了较好的效果,其预测精度明显优于灰色理论和常规SVR算法,与GA-BP神经网络算法相近.     

聚丙烯纤维-钢筋/混凝土管节受力性能试验

顶管施工中钢筋/混凝土管节存在开裂现象,严重影响工程质量与后续营运。鉴于聚丙烯纤维具有改善混凝土抗拉、抗裂性能的作用,本文采用2种聚丙烯细纤维和1种聚丙烯粗纤维,设计了无纤维、单掺粗纤维及混掺三种尺度纤维的3组钢筋/混凝土管试件,进行了三点试验,对比分析管节的开裂破坏形态、荷载挠度曲线和开裂延性指标。并建立纤维混凝土管节三点试验的有限元模型,进一步探究聚丙烯纤维掺量对钢筋/混凝土管节受力性能的影响规律。结果表明,聚丙烯粗纤维可提高混凝土管的抗裂与承载能力,聚丙烯粗、细纤维的协同作用使管达到更高的使用和极限强度。相比无纤维管,混掺多尺度纤维提升管的使用强度和极限强度分别为28.7%和36.4%。此外,数值模拟合理地预测了纤维/混凝土管节的荷载挠度响应,并针对混凝土管节的极限强度值,得到单掺和混掺聚丙烯纤维时粗纤维的最佳掺量。      

玄武岩-粗聚丙烯纤维钢筋混凝土管力学性能

针对实际工程中钢筋混凝土管节管壁易产生裂纹、影响工程质量问题,鉴于玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维能够明显改善混凝土的抗拉、抗裂等力学性能,设计制作了一组普通钢筋混凝土管节B0P0和一组混掺玄武岩-粗聚丙烯纤维钢筋混凝土管节B2P4,进行室内三点试验,对比试验过程中两组管节的开裂破坏形态和荷载 位移曲线,并利用ABAQUS软件建立钢筋混凝土管节数值分析模型,研究不同纤维配比和钢筋配置对钢筋混凝土管节受力性能的影响规律。研究结果表明:相较于B0P0,混掺玄武岩-粗聚丙烯纤维钢筋混凝土管节B2P4承载力提升了30.19%,管节表面裂缝宽度明显减小,阻裂增韧效果好;数值模型与试验结果的误差在5%以内,能够合理预测管节的破坏过程、荷载 位移曲线和极限承载能力,并通过数值模拟确定了混掺玄武岩 粗聚丙烯纤维时的纤维最佳配比和合理钢筋配置。     

隧道锚杆锚固质量的应力波检测技术研究

探讨了应力波检测锚杆锚固质量的原理,研究并开发了通过锚杆底端与顶端声幅比判断锚固质量的等级标准,通过隧道锚杆锚固质量检测项目中的具体应用,与传统的检测方法相比该方法具有明显的优越性,能够对正在或已经施工的工作锚杆进行检测,并且成本低廉、方便快捷,对结构不产生破坏。因此应力波无损检测技术应大力推广,为施工质量监督提供有效的检测手段,确保隧道工程的安全。最终应力波检测将成为锚杆锚固质量检测的发展方向。     

裂隙岩体卸荷渗透规律试验研究

边坡开挖等岩体工程使得岩体形成卸荷作用,同时引起岩体中地下水性态的改变。水库蓄、放水使库岸边坡产生加载、卸荷效应,库岸边坡的稳定性受到影响。这都涉及到有关卸荷-渗流问题,因此研究裂隙岩体卸荷渗透规律具有重要意义。文章通过裂隙岩体的卸荷-渗流试验,探讨了裂隙岩体的渗透系数在卸荷过程中的变化规律,不仅揭示了裂隙岩体渗透系数与卸荷量的近似双曲线关系,还验证了裂隙岩体在加载、卸荷过程中渗透系数的迟滞现象。同时从理论上推导了裂隙岩体卸荷量与渗透系数之间的关系式,并对式中的试验系数进行了优化计算,其计算结果与试验结果吻合较好。     

质点振动速度与主振频率在爆破监测中的应用

通过分析爆破振动对结构的破坏机理,提出了用质点峰值振动速度和主振频率作为爆破振动的监测方法,并探讨了结构的破坏准则和部分国家的振动安全标准,以及影响爆破的因素,进而对爆破采用有效控制。     

裂隙岩体非饱和渗流问题的研究

发展了“孔隙--裂隙”二重介质模型;研究了裂隙岩体非饱和渗流问题;推导出了裂隙岩体非饱和渗流方程;并结合边坡稳定中的渗流问题进行了分析应用。