应用案例 · 第 29 页
岩土工程软件应用案例、建模方法与工程分析实践，按发布时间由近到远浏览，第 29 页。
不同基床底层细颗粒含量的高速铁路路基水分运移规律及水囊控制
通过数值方法建立了高速铁路路基渗流模型，其由上部结构和基床表层、基床底层、地基组成。在左线底 座与基床表层交界处设置两条裂缝模拟降雨入渗边界，对 模 型 施 加２０１３年杭州市降雨数据进行３ａ计 算，分 析 了基床底层不同细颗粒含量对路基内部水分运移的影响。研究表明，３ａ计算时间后，各工况路基内部均出现水 囊，且随着细颗粒含量增大，水囊面积增大。湿润锋击穿基床表层和基床底层交界面的时间、到达基 床 底 部 的 时 间均随细颗粒含量的增大而增大。最后，在基床表层和基床底层之间增设一层渗透系数较低的 ＧＣＬ复 合 垫 层， 并结合在基床表层和基床底层之间设置毛细屏障的现场试验，探讨了水囊控制方法。
阅读详情金沙江白格滑坡裂缝区失稳概率分析
金沙江上游白格滑坡于2018年10月10日和11月3日连续发生两次滑坡堵江–溃坝事件，给沿岸居民带来巨 大灾害。滑坡发生之后，在滑坡体后缘形成3个裂缝区，存在再次滑坡堵江的可能。鉴于白格滑坡岩土体试验数量 有限，试验成果难以反映坡体抗剪强度参数的统计特征，本文针对白格“11·3”滑坡，采用基于极大似然估计的优 化算法，对滑坡岩土体的抗剪强度参数进行了反演；并利用反演参数，采用蒙特卡洛方法对滑坡后缘裂缝区进行 了可靠度计算和稳定性评价。研究表明：1）将响应面法与基于极大似然的概率反分析方法结合起来对滑坡体参 数进行反演，计算过程简便，计算方法适应性强。2）根据白格“11·3”滑坡反演得到的滑坡岩土体抗剪强度黏聚力 后验分布为N（13.05 kPa，3 2 ），内摩擦角后验分布为N（0.64，0.042 ），计算结果表明通过反演可以降低先验参数的 不确定性。3）采用自动搜索最危险滑动面方法得到各裂缝区的局部破坏模式。计算得到的最危险滑动区范围与 现场调查及监测得到的失稳区范围基本一致，且局部破坏模式下的破坏概率均明显大于整体破坏模式，表明裂 缝区破坏以渐进牵引破坏为主，与实际的裂缝发展规律及破坏模式一致。4）白格滑坡后缘3个裂缝区的潜在失稳 区域C1–1、C2–1和C3–1的体积分别为7×105 m 3 、3.2×106 m 3和1.3×106 m 3 ，对应的失稳概率分别为21.70%、33.90% 和27.30%，均为极高危险性。因此，有必要对滑坡堵江–溃坝洪水灾害链进行风险评价，并提出合理的处置措施和 应急预案。
阅读详情基于贝叶斯更新方法的尾矿坝材料参数随机反演
为准确获得有限数据条件下的尾矿坝材料参数取值，在贝叶斯更新理论和有限元分析框架下，提出了考虑不 确定性的尾矿坝材料参数随机反演方法。为提高参数随机反演分析的计算效率，利用随机多项式展开建立尾矿坝代表 性监测点位移与输入参数之间的隐式函数关系。以某实际尾矿坝为例，基于有限的位移监测数据进行多层尾矿材料参 数随机反演分析，说明了提出方法的有效性。结果表明，提出方法可以有效缩减尾矿坝材料参数的不确定性，准确推 断尾矿坝材料参数的概率分布，并识别不同材料参数（弹性模量和泊松比等）对尾矿坝变形的影响程度。
阅读详情岩质块体渐进破坏的稳定分析方法
岩桥的破裂贯通是一种非连续变形现象。强度折减技术虽然是渐进破坏过程模拟的主流技术，但其不具备描述非连 续变形现象的能力。提出连通率折减法和刚度折减法来模拟含非贯通结构面岩块的渐进破坏过程，并建立考虑渐进破坏过程 的块体稳定分析方法。首先，引入 Goodman 单元来描述共面非贯通结构面的岩桥部分和裂隙面部分，建立静力平衡方程来 求解滑裂面内岩桥单元和裂隙面单元的应力。其次，岩桥单元采用 Griffith 准则来判别破坏，利用连通率折减法来描述其破 裂；裂隙面单元采用 MC 准则来判别破坏，用刚度折减法来描述其屈服；通过循环迭代，模拟岩桥单元的破裂过程和裂隙面 单元的应力调整过程，实现整个滑裂面的渐进破坏过程模拟。然后，定义考虑渐进破坏过程的滑裂面极限状态；通过自重超 载方式将滑裂面推送至极限状态；基于极限状态设计的理论框架，计算度量块体稳定性的安全系数指标。工程实例分析结果 表明，渐进破坏过程模拟结果与现场调查结果是一致的。渐进破坏过程的模拟实现，有助于岩质边坡变形破坏机制分析从定 性分析阶段扩展至定量分析阶段
阅读详情酸性干湿循环作用下砂岩强度参数劣化规律
为研究酸性环境中砂岩在干湿循环作用下强度的劣化规律，在溶液 pH 值分别为 7、5、3 的浸泡环境中，对砂岩试 样进行循环次数为 1、5、10、15、20 次的干湿循环试验。根据每个循环阶段后的强度数据，得到 Mohr-Coulomb 强度准则 参数和 Hoek-Brown 强度准则参数，并对这些参数的干湿循环劣化效应做简要的分析。再根据应力空间中偏应力与强度准则 参数的关系式，分别作出 pH 值为 7、5、3 的浸泡溶液作用下 π 平面上的破坏面随不同循环次数的变化图。结果表明：各准 则参数随着干湿循环次数的增加呈下降趋势，循环次数较小时劣化较为严重，而后呈缓和趋势；pH 值越低，劣化越严重， 劣化效应由大至小依次为：单轴抗压强度、黏聚力、材料常数、内摩擦角；同一 pH 值浸泡环境中，循环次数较小时，π 平 面上的破坏曲线较为稀疏，循环次数越大，破坏曲线越密集；不同 pH 值浸泡环境中，pH 越低，破坏曲面越小；偏应力与 单轴抗压强度、黏聚力正相关，与材料常数、内摩擦角负相关。
阅读详情牵引式滑坡后缘破裂面形成机制试验研究
由于河谷下切或者坡脚开挖，常会造成自然斜坡牵引式滑动，形成多级后缘拉裂面。后缘面的形成机制对 牵引式滑坡的稳定性分析有重要影响，因此开展试验测试和理论分析。开发能够同时模拟地下水对滑带软化作用 和滑坡渐近破坏过程的试验装置，由若干渗透盒构成分段式滑面，可以模拟各种几何形态的滑动面，通过对不同 渗透盒注水，可模拟滑带分阶段饱和软化，从而实现对各种滑坡破坏模式的模拟。设计 4 种试验方案，模拟圆弧 型、折线型和直线型滑动面，以及三段线和两段线坡面线。分三阶段设计滑坡工况，测试滑体后缘面破裂倾角。 试验表明，后缘面倾角试验值受滑体厚度和失稳滑段位置影响明显。假定牵引式滑坡的后缘面可能形成机制为整 体滑动式、滑动拉裂式和滑动剪切变形式，计算后缘面倾角。比较表明，滑动拉裂机制计算值与试验值最接近， 在试验值上下浮动，相对误差小于 10%。据此认为牵引式滑坡的后缘面形成机制为：底滑面失稳下滑，在失稳滑 面末端对应的滑体部位出现了拉破坏区，拉应力由最小主应力控制，拉破坏面方向与最大主应力方向基本一致。
阅读详情基于广义Hoek-Brown准则的瞬时线性化强度折减技术
广义 Hoek-Brown（HB）准则广泛应用于岩体的计算和分析，然而，广义 HB 准则是典型的非线性强度准则，不能 直接在有限元强度折减法中采用来开展岩体的稳定性分析。针对这一问题，开展瞬时线性化研究，根据已有的应力状态将 HB 强度包线上一点的抗剪强度转化为该点切线对应的黏聚力和内摩擦角，并提出了两种瞬时线性化强度折减方案：（1）基 于弹塑性分析获得的应力场，对每个应力点专属的瞬时 Mohr-Coulomb（MC）强度参数进行折减，相应的方法记为 Point-IL-SSRFEM；（2）由于传统有限元法要求单元的抗剪强度参数保持不变，在每个单元上各个应力点获得瞬时 MC 强度 参数后，对这些参数进行单元均一化处理并进行折减，相应的方法记为 Element-IL-SSRFEM。基于岩质边坡算例，对比和评 述了三参数等比折减技术和瞬时线性化强度折减技术。数值分析结果表明：与 Element-IL-SSRFEM 相比，Point-IL-SSRFEM 对网格划分的要求较低，计算精度和计算效率相对较高；与三参数等比折减相比，Point-IL-SSRFEM 的计算精度高、计算性 能稳定。因此，推荐使用 Point-IL-SSRFEM 来分析岩质边坡的稳定性
阅读详情高陡路堑岩质边坡潜在落石灾害评估及防护建议
为评估高陡路堑岩质边坡潜在落石的危害风险,以连云港中云台山人工开挖高陡岩质边坡为 研究对象,通过地质调查及结构面分析,识别出研究边坡危岩破坏机制主要为风化破坏、平面滑动 破坏、楔形体破坏和倾倒破坏,并据此确定了3个潜在落石源区及可能运动剖面。结合现场实际工 况特征,基于原位试验测定了运动剖面所涉及的5种坡面材料(坚硬变粒岩、变粒岩散在覆盖较低 植被、常态混凝土、喷射混凝土及沥青路面)的法向和切向恢复系数,分别为 0.39、0.44、0.47、 0.51、0.42和0.84、0.78、0.85、0.88、0.92。综合上述参数,采用 RocFallV.4.0程序对研究边坡 进行落石灾害分析及防护措施测试。结果表明:无防护措施下,3个剖面上57.7%~61.6%的落石 可侵入公路,最大回弹高度可达23.52~26.52m;随下落高度增加,落石平动速度及总动能呈显著 增大趋势,在高速公路区域各剖面落石速度均大于24m·s-1,最大总动能可达1252.4~1711.3 kJ。现有防护措施下,95%的落石被第一、二道防护网拦截,仅存在少数落石逃逸,对超防护能级落 石,现有措施可能面临挑战,加强巡视、铺设高吸能材料及原地支护或分解可能有助于该问题的解 决。相关研究思路及获得的结果可为类似工程边坡落石灾害风险减轻及防护措施构建、加强提供 重要参考。
阅读详情基于滑体自重效应的滑带土强度参数取值方法
滑带土强度参数的准确取值对于滑坡稳定性评价及抗滑措施设计具有重要的工程意义和经济价值。以黄河 上游戈龙布特大堵江溃决型滑坡为例，采用野外调查、物理指标试验、固结试验、快剪试验、数值计算、相关性 分析等技术方法，通过正应力 p‐孔隙比 e‐含水量 w‐抗剪强度参数 c，f 链式分析，获得不同地段滑带土的抗 剪强度参数，并分别计算其平均值、整体值和标准值。研究结果表明：正应力 p 与孔隙比 e、含水量 w 与抗剪强 度参数 c，f 之间具有较好的相关性，相关性系数均在 0.9 以上。最后，基于工程安全角度，综合分析得到用于工 程设计、施工的抗剪强度参数建议值。该方法能在一定程度上考虑滑带土原位赋存环境效应，有效克服滑带土传 统剪切试验结果的离散性。
阅读详情大直径杯型冻土壁温度场数值分析
结合南京地铁 10 号线过江隧道盾构始发工程，运用有限元软件建立三维数值模型，对大直径杯型冻土壁温度场的 发展与分布规律进行研究，分析不同因素对该温度场的影响规律，比较研究不同土层下该温度场的降温规律。数值计算表明： 在设计冻结方案下，杯型冻土帷幕厚度满足加固范围要求，开始交圈时间由早到迟依次为外圈管>中圈管>内圈管，形成闭合 大直径杯型冻结帷幕的时间为 12 d；冻结壁交圈时间随导热系数的增大而线性减小，随容积热容量和原始地温的增大而线性 增大，原始地温每升高 5 ℃，冻结壁交圈时间增加约 1 d；相变潜热变化对冻结初期和后期土体降温过程几乎没有影响；不 同土层降温速度由快到慢分别为砂土水泥土>黏土水泥土，砂土>黏土；砂土水泥土与砂土、黏土水泥土与黏土几乎同时达到 相变阶段；无论水泥改良与否，砂土总比黏土的开始交圈时间早 4 d。所得结果为今后类似工程设计提供了理论依据。
阅读详情波浪、海流环境中跨海桥梁深水桥墩的地震响应特性
以跨海桥梁深水桥墩为对象，建立可考虑波浪、海流及地震共同作用的精细化双向流固耦合计算模型， 系统讨论了不同波、流参数下桥墩的地震响应特性及参数影响规律。结果表明，波、流联合作用时，深水桥墩响应 峰值随流速、水深、波高的增加而增大，随波浪周期的增大而减小。波、流及地震共同作用下，桥墩响应幅值大于 或小于地震单独作用时，但仍以地震作用为主，其响应特征与地震单独作用时相同；桥墩响应峰值随波浪相位、周 期的增加而波动，随波高、水深的增加而增大或减小，随流速的增加而先增大后减小。波、流环境影响桥墩的地震 响应，其程度与地震动频谱特性及波、流参数有关，其影响幅度最大可达到３０．０％以上，在跨海桥梁抗震设计中应 予以考虑。
阅读详情输电线路非均匀脱冰严重工况的规律
导线因脱冰而上下剧烈运动对输电线路造成电气和机械事故。为研究随机非均匀脱冰跳跃建立了 3 自由 度多档导线运动模型，通过数值计算分析随机非均匀 1 次、2 次、3 次的脱冰跳跃规律得知：随机非均匀脱冰跳跃 幅值最大点并不一定在脱冰档中点；非均匀脱冰段中点位置在 0.35~0.75 档距之间时能够产生严重的冰跳幅值； 非均匀脱冰量一定时，脱冰率越大，冰跳幅值越大；非均匀脱冰量一定且脱冰段数>2 时，脱冰段互相紧靠比相互 分离产生更大的冰跳高度；非均匀脱冰量一定时，脱冰次数对冰跳幅值影响较小，脱冰段整体位置对冰跳幅值影 响较大。比较非均匀脱冰与均匀脱冰，证明非均匀脱冰比均匀脱冰具有更严重的冰跳幅值。研究表明，架空输电 线路设计应考虑随机非均匀脱冰状况。
阅读详情高强钢筋高强混凝土预应力梁抗裂性能试验研究
为了研究高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗裂性能，设计制作了 12 个 HＲBF500 级高强钢筋高强混凝土预应力梁试 件，对其进行抗弯试验和数值模拟对比分析，分析了预应力强度比、配筋率等参数对梁开裂弯矩、平均裂缝间距、平均裂缝 宽度和短期最大裂缝宽度的影响。试验结果表明: 抗裂度试验值与按 GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算值符 合较好; 按规范计算的裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数具有较高的精度; 按规范计算的平均裂缝间距、短期最大裂缝 宽度均大于试验值，平均裂缝宽度计算值略小于试验值。建议对高强钢筋高强混凝土预应力受弯构件平均裂缝宽度的规 范计算式进行适当修正，并取裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数为 0. 85、适当降低短期裂缝宽度的扩大系数至 1. 44，即可提高平均裂缝宽度计算公式的精度。
阅读详情框架-预应力锚杆-土体系统地震动相互作用分析模型及地震响应分析
建立了框架-预应力锚杆-土体系统在地震作用下的动力计算模型，这种模型将框架与锚杆自由段之间的作用 和锚杆锚固段与土体之间的作用均处理成一个线性弹簧和一个与速度有关的阻尼器，将锚杆自由段处理成一弹 簧，锚杆预应力通过自由段的弹性变形传递至锚杆锚固段，然后再通过锚杆锚固段传递至土层。框架( 横梁、立柱 和挡土板) 质量和主动区土体质量以集中质量的形式连接在锚杆自由段，并通过自由段弹簧与锚固段阻尼器进行 连接。由此分别建立框架-锚杆系统和锚杆-土体系统地震作用下的阻尼微分方程，并分别求解在简谐地震作用下 锚杆预应力的地震响应和锚固段锚杆的动力响应。最后，结合一工程实例进行分析，并用 ADINA 对此计算模型进 行验证，结果表明这种计算模型对黄土地区土质均匀的边坡动力设计和分析是安全、可靠、合理的。
阅读详情朔黄铁路重载扩能的路基强度评估
采用轻型动力触探 Ｎ１０试验、地基系数 Ｋ３０试验和弹性波探测等对朔黄重载铁路两个过渡段路基进行加 固前后路基状态的检测，结合轴重分别为２５ｔ、２７ｔ、３０ｔ，行车速度分别为８０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ共６种不同扩能方 案，进行路基动力响应的有限元模拟和拟静力分析，对朔黄铁路重载扩能的路基强度条件进行评估。结果表明， 加固前过渡段路基强度和承载力较低，不满足朔黄铁路进一步重载扩能的要求。采用斜向高压旋喷桩加固强化 后，路基强度明显提高，加固后的朔黄铁路路基强度能够满足轴重２７ｔ、速度１００ｋｍ／ｈ的行车要求，但尚不具备 开行３０ｔ轴重重载列车的条件。
阅读详情海上风机结构振动监测试验与特性分析
以某海上风电试验样机为研究对象，基于现场原型观测获取整体风机结构在停机、正常运行、开(停)机及 台风工况下的振动响应数据，系统地分析海上风机结构在不同运行状态下的振动响应时频域特性与变化规律，探讨 影响海上风机结构振动的关键因素及其对风机振动安全性的影响规律．结果表明：在风机处于停机状态下，结构振 动随环境风速的增加而显著增大；而运行状态时，叶轮转速对结构振动影响效应明显，对振动变化起到主导作 用．海上风机在开(停)机过渡过程中振动显著大于正常运行状态，台风期风机在额定转速运行时的振动超过实测最 大风速时停机工况的响应．塔筒顶部与基础顶部振动响应同步性说明整体风机具有很好的变形协调性．
阅读详情断层破碎带内隧道纵向受荷特征和变形分析
为了探究断层破碎带处隧道沿纵向的变形和受力特征，首先基于筒仓理论和地层应力分布特 征，考虑断层破碎带的几何特征和围岩特性，建立了断层破碎带内隧道纵向荷载简化计算模型，并 利用应力传递原理进行了求解；其次将隧道简化为破碎带纵向荷载作用下的弹性地基梁，利用有限 差分理论计算了破碎带纵向荷载作用下的隧道变形和受力特征。开展了相应的数值模拟和室内模 型试验，结合试验数据和数值计算结果对理论模型进行了验证，并分析了埋深、破碎带宽度和倾角 变化对隧道纵向变形和受力的影响。结果表明：①埋深越大，破碎带内纵向荷载越大，但纵向荷载 的增长速率越小，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越小；②破碎带宽度越大， 纵向荷载整体越大，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越大，最大变形位置越接 近于下盘和破碎带交界面；③破碎带倾角越大，纵向荷载越接近于均布，上下盘和破碎带交界面附 近变形和受力越趋于对称。
阅读详情混凝土结构非线性徐变计算方法研究
为准确分析既有病害条件下的混凝土结构长期变形及受力行为，该文进行了混凝土材料非线性徐变计算 方法研究。以非线性弹性徐变本构理论为基础，利用 Hongnestad 模型推导出材料软化系数，提出一种新的非线性 徐变本构模型，采用初应变法进行显式迭代，实现混凝土材料非线性徐变分析。以混凝土徐变及开裂的线性耦合 假定为基础，模拟长期持载过程中裂缝的扩展。采用 ADINA 用户子程序二次开发实现了相关算法，并通过混凝 土非线性徐变经典试验的对比分析，验证了计算方法的可靠性。
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