基于场地位移变形要求的滑坡抗滑桩位置有限元模拟

因工程地质条件的复杂性,在综合评价滑坡治理工程中所选抗滑桩桩位时,既要保证安全稳定,又要经济合理。以巴东雷家坪35kV变电站滑坡治理工程为例,采用有限元数值模拟方法研究了滑坡前缘和中部设置抗滑桩时滑体内部和变电站场地受力和变形情况。结果表明:抗滑桩设置在滑坡前缘时,滑体后部推力并未有效减小,但能够有效地控制滑体前缘尤其是变电站场地的水平位移,而滑体后部的水平位移削减量不大;抗滑桩设置在滑坡中部时,能够有效地抵挡滑体后部所产生的推力,并使得滑体中后部水平位移和应力应变得到有效控制,但不能有效地控制滑体前缘的水平位移;滑坡前缘相对中部设置抗滑桩能更好地控制滑体的垂直位移。由此得出:抗滑桩设置在滑坡中部能够有效地抵抗滑体后部所产生的推力,抗滑桩设置在滑坡前缘能够防止滑体前缘变电站场地发生过大的变形。     

悬臂式单锚抗滑桩加固黄土滑坡的模型试验

通过开展悬臂式单根锚杆抗滑桩加固黄土滑坡的室内模型试验,获得桩后滑坡推力、桩前土体抗力、桩体及锚杆的应力-应变情况,并据此研究了悬臂式单锚抗滑桩桩侧地层抗力、桩身内力分布规律及其破坏模式.结果表明:在滑坡推力作用下,悬臂式锚杆抗滑桩受荷段桩后受压、桩前受拉,而嵌固段桩后受拉、桩前受压,锚杆抗滑桩受力形式呈“S”曲线状;随着锚杆抗滑桩在荷载作用下的变形破坏,其桩前、桩后土压力分布规律也逐渐改变;悬臂式锚杆抗滑桩的破坏模式主要为塑性铰弯折破坏,而土体中锚杆的破坏模式主要为弯剪-滑移破坏.     

建筑荷载下桩-土作用机理与数值模拟

桩-土间相互作用机理的研究是保证桩基础在建筑荷载下安全稳定的关键。本文在分析建筑荷载下桩-土间相互作用机理的基础上,利用有限元分析软件对桩在建筑荷载作用下桩-土之间相互作用方式进行了有限元数值模拟研究,采用弹簧单元以及表面效应单元模拟土层对桩的作用力,建立了完整的桩-土作用模型,并得到了在建筑荷载和土层作用力下桩的位移量及其轴向应力分布。该研究可为建筑基础设计提供理论依据。     

基于BOTDA的光纤传感技术在抗滑桩变形监测中的应用

针对BOTDA光纤传感技术的特点和工作原理,结合目前滑坡监测的问题和要求,本文首次提出将BOTDA光纤传感技术应用到滑坡抗滑桩的内力监测中,通过在抗滑桩桩体内布置光纤传感器,监测抗滑桩在滑坡推力和混凝土收缩共同作用下的连续变形特征,并结合实例,探讨了光纤监测系统在人工挖孔桩中的建设方式,验证了BOTDA光纤传感技术在抗滑桩变形监测中的可行性和有效性,同时指出该技术在抗滑桩变形监测中应注意的问题。该原位监测手段克服了传统原位桩体内力、应变监测手段精度低、耐久性差、操作繁琐等缺点,具有广泛的应用前景。     

基于有限元数值模拟的碎石土滑坡变形研究

碎石土滑坡主要由降雨触发滑动而产生破坏,在多雨的山区较为常见。选择皖南山区典型碎石土滑坡——皂汰滑坡为研究对象,通过实地查勘,对其地质环境条件、结构特征和坡体稳定性进行了分析,并在此基础上,利用Geostudio软件建立有限元数值模型,对皂汰滑坡的变形特征和形成机理进行了数值模拟研究。结果表明:皂汰滑坡的变形可分为碎石土堆积形成、冲沟切割及古滑坡形成和松散堆积体进一步蠕动变形三个阶段,数值模拟计算结果较好地印证了滑坡稳定性的调查结果和解析法判断。     

滑坡三维局部稳定性评价研究

目前滑坡稳定性研究主要以滑坡整体为研究对象,而大部分滑坡特别是大型、特大型滑坡失稳破坏均从滑坡局部开始,因此从三维局部的角度对滑坡稳定性进行研究有其必要性。采用单元安全度法,以三峡库区某滑坡为例,运用FLAC3D数值模拟软件对该滑坡各单元的安全系数进行计算,得到滑坡各部位稳定性系数分布图,并根据滑坡宏观变形和地表位移监测结果对滑坡的三维局部稳定性评价结果进行验证。结果表明:滑坡宏观变形和地表位移监测结果与三维局部稳定性评价结果较为一致;该滑坡目前整体较稳定,但滑坡前缘在降雨和库水的持续作用下将会发生失稳破坏。     

不同布桩方式对h型双排桩支护结构影响的数值模拟

h型双排桩是传统门架式双排桩支护结构的一种优化工程方案,相较于传统的双排桩支护结构,其具有结构整体刚度大、受力性能良好、施工成本和难度低等优点,已在基坑工程、滑坡治理工程中得到了广泛的应用。以湖北省某地区深基坑开挖项目为例,利用有限元软件PLAXIS 3D建立采用h型双排抗滑桩作为支护结构的多级开挖的基坑工程三维数值模型,采用平行布置和梅花型布置两种不同布桩方式对h型双排桩支护结构的影响进行了数值模拟计算与对比分析。结果表明:对于h型双排抗滑桩,后排桩承受了大部分的荷载,设计时需对后排桩进行加强;后排桩与连梁连接处桩身弯矩最大,在设计时需重点加强;在其他条件相同时,采用梅花型布置的h型双排桩,其作用效果要优于平行布置,在基坑工程设计时可优先采用,以达到提高安全性且实现经济、合理的目的。     

风荷载作用下钢管脚手架新型外挂防护网受力性能试验研究

为研究钢管脚手架新型外挂防护网在风荷载作用下的受力性能,通过室内水平往复荷载试验,分析了新型外挂防护在两组不同分载装置作用下的最大变形、破坏最薄弱位置以及对整个脚手架架体的影响。结果表明:在标准风荷载作用下,该新型外挂防护网对整个脚手架架体的影响很小,主要应变都出现在防护网的外框及斜撑骨架上;随着作用荷载的逐渐增大,防护网外框及斜撑首先发生弯曲变形,然后防护网一侧从连接件的卡槽中滑移脱出,造成最终破坏;防护网连接件卡槽的高度和刚度不足是引起其破坏的主要原因,防护网连接件的扣件发生松动造成防护网单元受力不均匀,是导致防护网还未达到极限荷载就提前破坏的主要原因。     

暴雨作用下含裂缝谭家湾堆积层滑坡渗流特征与稳定性分析

堆积层滑坡在三峡库区分布广泛,该类滑坡在前期变形过程中往往产生拉张裂缝,暴雨是导致其失稳的主要诱因之一。为探究暴雨作用下裂缝优势入渗对堆积层滑坡渗流场与稳定性的影响,以谭家湾堆积层滑坡为研究对象,通过地质调查、监测数据分析以及数值模拟方法,研究了暴雨作用下含裂缝谭家湾堆积层滑坡的渗流场与稳定性演化规律。结果表明:天然条件下谭家湾堆积层滑坡处于稳定状态,其变形与高强度降雨相关,地表位移曲线呈阶跃特征;当暴雨强度大于滑体饱和渗透系数后,雨水径流汇入裂缝形成积水并转变为有压入渗,增加了雨水的入渗速度与入渗量;当裂缝发育位置距地下水水位较近时,雨水通过裂缝易补给地下水,升高地下水水位,滑带在持续的浸泡软化作用下导致滑坡稳定性出现大幅度且持续性的降低。     

2022年北京冬奥会高山滑雪填方赛道的抗滑桩加固效果数值模拟研究

高山滑雪是冬奥会的主要竞赛项目之一,确保滑雪赛道的安全稳定是该项目顺利完成的前提。以2022年北京冬奥会高山滑雪的高填方赛道为研究对象,开展各类抗滑技术加固填方赛道的可行性研究,能为类似工程的加固设计提供理论和技术支持。以2022年北京冬奥会延庆赛区D3高山滑雪赛道为例,利用有限差分数值方法对抗滑桩加固前后D3滑雪赛道在天然、暴雨和地震工况下的稳定性和变形情况进行了数值模拟研究。结果表明:抗滑桩加固前,在天然工况下,滑雪赛道的稳定性和变形均符合要求,但在暴雨和地震工况下,滑雪赛道的变形量大、稳定性较低,需要进行加固处理;经过抗滑桩加固后,滑雪赛道的稳定性得到了大幅度提高,在暴雨和地震工况下,其变形减小至10 cm以内,符合相关规范的要求,说明利用抗滑桩加固高山滑雪赛道可以达到预期的加固效果。该研究可为类似工程提供一种新的加固方法,具有一定的实际应用价值。     

混凝土配比中环境污染控制方法研究

通过混凝土的优化配比,提高混凝土的强度的同时,实现环境污染优化控制,提出一种基于应力场数值模拟和有限元分析的混凝土配比中环境污染控制方法。采用屈服响应应力分析方法进行混凝土的优化配比模型构建,结合混凝土的非线性硬化结构特征进行缓凝土的刚度退化应力结构分解,采用有限元分析方法进行混凝土优化配比的数值模拟,实现环境污染优化控制,并实现相关的数学模型构造。采用该方法进行混凝土配比,提高了混凝土的屈服响应强度,降低了环境污染系数,促进混凝土制备的优化升级。     

滑坡治理抗滑桩内力监测方法与数据处理

介绍了钢筋计监测抗滑桩内力的基本原理,给出了根据钢筋计监测结果计算抗滑桩弯矩的方法,且利用单筋矩形截面受弯模型得到的抗滑桩内力曲线与理论曲线吻合较好;通过对两个监测实例进行分析,表明抗滑桩内力监测能很好地反映抗滑桩的工作状态及治理后滑坡的稳定性。     

LYl2半球形件拉深成形过程的动力显式有限元模拟

基于连续介质力学及有限变形理论 ,建立了用于三维板料成形过程模拟的有限元模型 ,开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序DESSFORMM3D。最后 ,用笔者新开发的动力显式弹粘塑性有限元程序对不同压边情况下半球形件的拉深过程进行分析 ,并把数值结果与实验进行对比 ,验证了软件的计算结果。     

深基坑桩锚支护体系的受力变形研究及优化设计

桩锚支护体系是近年来随着基坑工程的发展而发展起来的一种新型支护结构,因其工程适用性强而被广泛地运用于岩土工程施工中。但是目前有关基坑桩锚支护体系的理论研究往往无法满足现场施工技术的改进,很多以诸多假定为前提的计算模型并不能真实地反映基坑桩锚支护结构与土层之间的关系,以及桩锚支护体系本身的受力和变形特征等。本文以武汉市东湖春树里基坑支护工程项目为例,对该工程深基坑桩锚支护体系的结构受力及变形状况进行了ANSYS有限元数值模拟和分析,同时运用混合遗传算法研究分析了基坑支护相关的参数和约束条件,并对该基坑桩锚支护体系的结构进行了优化设计。     

危岩体断裂特性的网格重构数值仿真研究

危岩体稳定是三峡库区的主要关注点之一。为探究不同裂纹赋存形态以及不同降雨工况下危岩体断裂的变形特性,基于围道积分原理,在Abaqus平台上利用Python语言开发了基于断裂力学理论的危岩体任意裂纹扩展的网格重构数值模拟方法,该方法与以往危岩体裂纹扩展数值模拟方法相比,能够体现危岩体裂纹尖端的断裂力学特征,实现连续介质中的非连续表达。利用此方法对重庆市万州太白编号为W15的危岩体稳定性进行了数值仿真研究,结果表明:提出的基于断裂力学理论的网格重构新型数值模拟方法在危岩体裂纹扩展研究中的适应性良好,为危岩体断裂变形特性模拟提供了一种新的数值模拟方法;危岩体的最大主应力值和剪应力值随着裂隙角度的增大呈现先增后减的趋势,危岩体的水平位移值随着裂隙倾角的增大持续减小;随着裂隙角度的增大,裂隙对危岩体变形的影响逐渐减小,危岩体的水平位移主要集中于危岩体的突出部位;危岩体裂隙长度的增大对危岩体应力及变形的影响最大,使得危岩体的变形由危岩体的突出部位向裂隙处集中;暴雨工况下危岩体的变形及位移较之天然工况要大,是影响危岩体稳定的重要因素之一;危岩体裂纹朝着危岩体的突出部位进行扩展,主要受到Ⅰ型扩展主导,随着裂纹的不断扩展,危岩体裂纹尖端的Ⅰ型应力强度因子呈现指数型上升,Ⅱ型应力强度因子变化不大,危岩体初始裂纹长度越长,危岩体裂纹尖端的Ⅰ型应力强度因子和Ⅱ型应力强度因子的绝对值越大。     

预应力锚索抗滑桩中锚索预应力的计算方法及对比研究

在预应力锚索抗滑桩的设计计算中,锚索预应力的取值对抗滑桩的内力计算影响较大,其计算方法仍然是一个需要深入研究的课题,笔者在总结锚索预应力计算方法的基础上,介绍了锚索与桩变形的协调原理,并结合工程实例对其中的3种计算方法进行了对比研究.     

汽车整车结构侧面耐撞性有限元数值模拟

目的研究汽车结构侧面主要承载部件的耐撞性,参考我国碰撞法规和ECE R95,根据国内某SUV汽车的参数和相关标准建立整车有限元模型和移动可变形壁障模型(MDB),对其进行数值模拟,为结构的优化设计提供参考。方法利用Hyper Mesh前处理将CAD模型转化为CAE有限元模型,输出k文件,并通过LS-DYNA大变形有限元仿真软件对其耐撞性进行计算。结果仿真结果显示,在汽车侧面碰撞过程中,B柱和车门等主要承载部件发生了较大的变形,B柱变形量为116.6 mm,车门的变形量为190 mm,其值符合标准要求,在碰撞结束后保证了足够的乘员空间。结论该车有较好的侧面耐撞性,且得出的碰撞数值模拟结果可为该车的结构设计提供参考。     

采用薄膜模型模拟三维板料成形过程

此文基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性有限元数学模型。数学模型采用物质坐标系中的Total Lagrange描述、J_2型本构方程、等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦采用近似的库仑摩擦定律以改善计算的收敛性。为简化计算采用薄膜单元。采用根据此模型编制的程序模拟了机油收集器基本件的成形过程,并与实验结果进行了对比。     

露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟

建立了开放性露天堆场周围空气流动的三维数学物理模型,选择应用标准k-ε紊流模型进行了静态流场的数值模拟;分析了典型棱形堆迎风面、平顶面和背风面周围空气的湍流结构和表面受力特性;基于流场数据揭示了防风抑尘网不同孔隙率下空气动力学结构的分布规律.结果显示:物料堆平顶面剪切力随孔隙率增大而增大;料堆迎风面在孔隙率较小时出现局部涡流,表面剪切力方向向下,孔隙率较大时,网后空气垂直方向压差作用显著,表面剪切力方向向上;背风面始终处于回流区,表面剪切力和回流点数随孔隙率大小变化不显著.综合流场结构和受力分布可得最佳孔隙率为0.2~0.4.该研究中对物料堆逐个表面进行空气动力学模拟可以避免由于剪切力方向不同产生矢量抵消而带来的计算失真.