岩土CT图像中裂纹的形态学测量

利用计算机层析成像（CT）技术提供的岩土体损伤破裂演化图像，定义每一点的CT数变化量为该像素点CT数与其后紧邻的同行像素点、其下紧邻的同列像素点的CT数差的绝对值中的较大值。根据CT数在扫描断面上的分布规律，设定了提取疑似裂纹区的像素点CT数变化量标准值ξ=20，进行了疑似裂纹区的检出操作。并对其上的几何信息和CT数信息进行了统计，接着定义了裂纹长度和宽度，利用该参数对裂纹尺寸进行了计算。该工作对于推动岩土工程CT图像定量化描述具有一定意义。     

有自由面渗流分析的变单元渗透系数法

提出了一种渗流分析的改变渗流系数的固定网格法,该法只需进行一次网格剖分,不人为干涉计算过程,完全通过程序迭代即可准确地求出自由面的边界。算例计算表明,该法具有程序处理简单,用户操作方便,计算结果准确等特性,一般迭代收敛很快。可应用于稳定和非稳定渗流自由面边界计算。     

大坝混凝土静、动强度数值试验研究

为了分析水利工程中大体积混凝土材料的非均质性和力学性质多样性的特点,应用随机数学方法建立了多组混凝土随机骨料模型。编写了在ANSYS二次开发基础上的FORTRAN程序。通过此程序对混凝土梁进行了3种工况的数值模拟。结果表明,(a)骨料位置的改变对混凝土材料的静、动强度影响很小。(b)加载类型的不同则能使其强度产生明显的差别,动强度总是高于静强度。(c)对于同一种混凝土模型来说,加载速率的不同会使其动强度大小不同。将所得结论与相关数值模拟和物理试验结果进行对比,发现该分析方法可以较好的模拟出荷载作用下混凝土材料的力学特性,具有较好的实用价值。更多还原     

膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响

采用圆柱体常规三轴压缩试验,研究了低围压状态下膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响规律。通过塑性混凝土低围压状态下的峰值强度及Mohr-Coulomb强度理论,推求出材料的单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角及拉压强度比四种典型强度参数的量值。研究结果表明塑性混凝土的黏聚力和单轴抗压强度随膨润土与水泥掺比的增加降幅显著;峰值应变值随着膨润土与水泥掺比的增加而增加;而内摩擦角和拉压强度比变化不明显,即膨润土掺量对塑性混凝土强度的静水应力敏感性及拉压强度的差异性影响不大。     

基于CT图像的混凝土细观力学层次模型重建

基于已研究的混凝土随机模型和CT重建模型,本文从混凝土CT扫描切片入手,结合已有模型的特点,根据CT数的物理含义,依据自行编制的程序,重建了混凝土模型。模型以CT图片为基础,考虑了CT图像中的所有信息,包括骨料的形状、级配、孔洞等。对骨料和砂浆结合部位进行了考虑,摒弃以前加接触单元的方法,在骨料和砂浆之间加了一层界面单元,并对模型进行了动压、动拉荷载作用下的力学分析,与CT物理试验结果进行对比验证。结果表明:该模型可以很好的进行混凝土数值试验。     

复合地基褥垫层厚度的设计方法研究

从褥垫层受力和变形的角度出发,提出了一种求解复合地基褥垫层厚度的设计方法。首先,在前人工作的基础上,提出了临界桩土应力比、桩顶应力临界扩散厚度计算公式,由计算公式可以看出桩土临界应力比是置换率和扩散厚度的函数,与荷载水平无关。其次,垫层厚度等于桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量之和,分别给出了桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量的设计方法,桩顶刺入量是荷载水平的函数,荷载越大,刺入量越大,进而求解了垫层厚度。最后,将本文方法计算结果与复合地基载荷试验结果比对,结果比较接近,从而验证了本文计算方法的合理性。     

小粒径风化石料填筑堆石坝地震反应分析

国家规范对混凝土面板堆石坝筑坝材料有较为严格的要求,为了验证库区滑坡体开挖区颗粒级配不良的小粒径微风化石料能否作为大水沟水库混凝土面板堆石坝坝体主堆石区填料,对该种石料进行了现场压实试验.对应于现场试验所能达到的最大密实度,通过室内试验,取得了此类石料在该种状态下的变性模量Es、泊松比v、渗透系数K及三轴快剪力学参数c,ψ.并依据室内外试验参数,采用一维剪切层法,对该坝进行了在7级地震烈度情况下的动力反应分析,求得了该坝的最大动剪应变和剪应力反应分布,坝体内绝对最大动剪应变为4.41×10-3,绝对最大动剪应力为40kPa,远小于坝体本身的强度,验证了该种石料可以作为面板堆石坝的填料,拓宽了混凝土面板堆石坝填筑材料的选择范围.     

高沥青混凝土心墙受拉特性的简化力学分析方法

目前,沥青混凝土心墙受力变形特性研究尚缺乏简化的分析方法。针对高沥青混凝土心墙存在严重的受拉现象,探讨了心墙产生拉应力的机理,结合拱结构的特殊传力机制,提出了减小心墙拉应力的构想,即将直线型心墙堆石坝设计成曲线型心墙堆石坝;基于Winkler弹性地基直梁和曲梁理论,构建了直线型心墙和曲线型心墙的简化力学分析模型;借助该模型分析了坝高和堆石料模量对直线型心墙的挠曲变形和拉应力(弯矩)的影响,考察了曲线型心墙减小其内部拉应力的效果。研究表明,建立的简化力学分析模型能够较好地反映心墙的受力变形特性;直线型心墙端部存在较大的拉应力,坝高越高和堆石料模量越小,心墙端部的拉应力越大,心墙产生拉破坏的风险越大;曲线型心墙借助挠曲变形使其轴线缩短和将横向荷载部分转化成轴向压荷载以减小弯矩以及增大轴向压力达到减小其端部拉应力的目的,曲线型心墙相较于直线型心墙拉应力减小约42.7%,显著改善了心墙的受拉特性,增强了心墙的安全性。     

基于单轴压缩CT实验的砂岩破损机制

根据分区描述理论对砂岩单轴压缩CT实验资料在分区域值ξ1=50和ξ2=100的条件下进行了安全区、损伤进行区和破损区的检出,并对各区上的CT数进行统计。根据所定义的统计损伤变量和动态扩展区域上的CT数变化信息,计算得到各加载阶段的损伤变量值、损伤演化率和体应变。利用这些资料对砂岩在该实验条件下的损伤演化规律和细观机制进行分析,验证砂岩损伤演化的阶段性、不均匀性和突发性,从机制上解释损伤门槛值的存在,并最终确定了该门槛值。     

基于破损演化理论的混凝土CT图像定量分析

通过对混凝土CT图像影像特征的分析可以研究混凝土内部细观结构及裂纹变化的特点,但当前国内对混凝土的CT试验研究很少。将破损演化理论应用于混凝土CT图像的定量分析,利用完整度和破损度的变化分析试样各点的强度变化,解决了CT数分布范围广、不利于定量分析的问题;利用λ–水平完整域和λ–水平破损域实现从细观到宏观分析的过渡;进一步利用λ1–λ2截理的概念从CT图像中分别提取出裂纹区域、骨料区域、砂浆区域以及空气区域。提出量测各区域大小的方法,实现对混凝土各物相的分区描述,并在此基础上探讨破损演化理论在混凝土CT试验研究中的应用前景。