数值模拟方法在土力学实验教学中的应用 被引量：9

1

作者 夏琼 蒋代军 张延杰 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第12期158-162,共5页

与传统土力学实验教学手段相比,数值模拟方法可以在考虑土体弹塑性本构模型基础上,精确描述土体应力、应变特征,直观、深入、可重复地研究土体剪切破坏过程中塑性区、应力、位移时空的发展规律,从而揭示土体剪切破坏机理,以及室内直剪... 与传统土力学实验教学手段相比,数值模拟方法可以在考虑土体弹塑性本构模型基础上,精确描述土体应力、应变特征,直观、深入、可重复地研究土体剪切破坏过程中塑性区、应力、位移时空的发展规律,从而揭示土体剪切破坏机理,以及室内直剪实验采用剪切面平均应力带来的误差。实验结果表明,直剪实验过程中,试样的塑性区自边缘向中心发展,且在试样的整个高度范围内几乎同步发展,法向荷载对塑性区发展起限制作用;剪切面上沿剪切位移方向的法向应力与剪应力均呈不均匀分布,固定的上盒内试样在剪切面附近仍有水平位移存在。 展开更多

关键词 土力学 实验教学 数值模拟 直剪实验

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基于修正剑桥模型三轴剪切实验数值模拟

2

作者 夏琼 蒋代军 李建东 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第9期97-102,共6页

为了进一步拓展三轴剪切实验课教学内容,丰富实验教学方法,基于修正剑桥模型,构建三轴固结不排水实验数值模型,采用应力场与渗流场耦合模拟分析CU实验过程;分析CU实验应力路径、塑性体积应变、孔隙水压力的变化规律,推导出破坏时孔压系... 为了进一步拓展三轴剪切实验课教学内容,丰富实验教学方法,基于修正剑桥模型,构建三轴固结不排水实验数值模型,采用应力场与渗流场耦合模拟分析CU实验过程;分析CU实验应力路径、塑性体积应变、孔隙水压力的变化规律,推导出破坏时孔压系数公式,以及罗斯柯线归一化方程式。数值模拟实验允许实验参数或土性参数的改变,可以设计更全面的实验工况,得到更丰富的实验数据,再进行实验结果分析,得出的结论更准确。实验教学过程中引入数值模拟实验,可让学生不仅学会实验原理相关理论知识,还能将理论知识应用于实验过程,激发学生的学习兴趣,引导学生从被动学习实验理论知识向主动设计实验方向转变。 展开更多

关键词 修正剑桥模型 三轴试验 数值模拟试验 实验教学

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兰州水泥改良黄土拉压强度对比试验研究 被引量：13

3

作者 房军 梁庆国 +1 位作者 贺谱 王丽丽 《铁道建筑》 北大核心 2018年第10期81-85,共5页

对宝鸡—兰州客运专线王家沟隧道黄土及其水泥改良土进行室内无侧限抗压、轴向劈裂和单轴拉伸试验,分析含水率和压实度对黄土及水泥改良黄土强度特性的影响,量化分析水泥改良效果。试验结果表明:重塑黄土和水泥改良黄土的抗拉强度远小... 对宝鸡—兰州客运专线王家沟隧道黄土及其水泥改良土进行室内无侧限抗压、轴向劈裂和单轴拉伸试验,分析含水率和压实度对黄土及水泥改良黄土强度特性的影响,量化分析水泥改良效果。试验结果表明:重塑黄土和水泥改良黄土的抗拉强度远小于其抗压强度;黄土改良前抗压强度为51～229 kPa,抗拉强度为4. 42～18. 37 kPa;改良后抗压强度为1 388～4 196 kPa,抗拉强度为99. 69～250. 75 kPa;黄土经掺加5%水泥改良后,抗压强度提高17倍,抗拉强度提高12倍,改良效果明显;含水率、压实度对重塑黄土与水泥改良黄土强度影响的变化趋势相同,但对重塑黄土强度特性的影响更显著。 展开更多

关键词 铁路隧道 黄土改良 试验研究 强度特性 含水率 压实度

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不同失稳形态黄土边坡的动力响应研究 被引量：9

4

作者 孙文 梁庆国 +2 位作者 乔向进 曹小平 王丽丽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期123-130,共8页

针对傅里叶变换的不足,为反映地震波时域和频域的局部特性,引入小波包变换分析方法,通过两台不同坡度的黄土边坡模型振动台试验,对加速度响应信号进行小波包变换,对比研究峰值加速度(PGA)在边坡地震失稳过程中的变化特征,观察分析失稳... 针对傅里叶变换的不足,为反映地震波时域和频域的局部特性,引入小波包变换分析方法,通过两台不同坡度的黄土边坡模型振动台试验,对加速度响应信号进行小波包变换,对比研究峰值加速度(PGA)在边坡地震失稳过程中的变化特征,观察分析失稳过程。结果表明:黄土边坡坡度的陡缓差别,会对边坡地震失稳形态产生影响,陡坡为突发型,缓坡为渐进型。突发型失稳边坡的地震失稳过程可划分为破坏前、极限状态和破坏后三个阶段,而渐进型边坡的失稳过程可划分为弹性变形、塑性小变形和大变形失稳破坏三个阶段。对地震响应小波包变换分析显示,边坡动力失稳过程中起主要作用的是地震波的低频部分(0.10~12.51 Hz),其中第一频段(0.10~6.25 Hz)始终是主频,第二频段(6.26~12.51 Hz)始终是次频。边坡第一频段的能量占比E_(1)和第二频段的能量占比E_(2)的高程规律的改变,可作为判断边坡地震变形损伤情况产生变化的依据。反应谱曲线幅值和特征周期的突变证明了前述分析的正确性。 展开更多

关键词 黄土边坡 振动台试验 地震响应 小波包变换

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地震作用下不同类型夯土长城的动力响应及稳定性分析 被引量：4

5

作者 孔德政 石玉成 +1 位作者 梁庆国 卢育霞 《地震研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期328-336,共9页

为了研究不同类型长城在地震作用下的动力响应特征及抗震稳定性,选取了黄羊河农场段长城、金川西段长城和长城博物馆段长城作为研究对象,通过室内土工试验得到了这3段长城的基本参数,并运用Midas-GTS软件分别建立数值模型,并输入山丹—... 为了研究不同类型长城在地震作用下的动力响应特征及抗震稳定性,选取了黄羊河农场段长城、金川西段长城和长城博物馆段长城作为研究对象,通过室内土工试验得到了这3段长城的基本参数,并运用Midas-GTS软件分别建立数值模型,并输入山丹—民乐6.1级地震波判断不同长城段的动力响应及稳定性。结果表明:黄羊河农场段长城加速度和位移最大值都位于墙体右上侧,墙体最大拉应力在墙体底部,整体稳定;金川西段长城加速度和位移随高度的增加而增大,拉应力最大处在掏蚀部位,在地震作用下不稳定;长城博物馆段长城在通道上部加速度和位移最大,最大拉应力位于通道周围,在地震作用下不稳定。 展开更多

关键词 夯土长城 地震波 数值模拟 动力响应 抗震稳定性

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刚性挡墙平动模式下非饱和土土压力解 被引量：3

6

作者 夏琼 巨永前 王旭 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2021年第9期7-13,19,共8页

研究目的:目前国内外针对非饱和土土压力的研究,主要以极限状态下的土体为研究对象,未考虑挡土墙位移对土压力的影响,在实际工程的应用中有局限性。本文采用水平分层法,得到墙体向离开填土方向发生平动模式下的非饱和土非极限状态下土... 研究目的:目前国内外针对非饱和土土压力的研究,主要以极限状态下的土体为研究对象,未考虑挡土墙位移对土压力的影响,在实际工程的应用中有局限性。本文采用水平分层法,得到墙体向离开填土方向发生平动模式下的非饱和土非极限状态下土压力统一解,为考虑墙体位移的非饱土土压力计算提供一种理论方法。研究结论:(1)考虑填土重度变化、土拱效应、土层间剪应力,以及黏聚力、摩擦角同墙体位移的非线性函数关系等诸多因素的影响,得到了平动模式下非饱和土土压力强度分布、土压力合力及其作用点的位置的计算式;(2)墙体位移达到极限时,本文理论结果与库仑理论较一致,两种方法对应的主动土压力分布在距墙底0.2H范围内差异明显;(3)是否考虑土拱效应、土层间剪应力对土压力合力大小不产生影响,但对距墙底0.2H范围内主动土压力分布产生影响;(4)本研究成果可应用于平动模式下非饱和填土挡墙土压力的求解计算。 展开更多

关键词 刚性挡墙 平动模式 土压力 非极限状态 非饱和土

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桥隧相连体系隧道洞口段动力响应研究 被引量：8

7

作者 乔向进 梁庆国 +1 位作者 曹小平 王丽丽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2342-2348,2359,共8页

为了对桥隧相连体系隧道洞口段的抗震设计提供参考,通过大型振动台试验研究了桥隧相连体系隧道洞口段的破坏过程,并使用小波包变换对加速度响应信号进行了定量分析。研究结果表明:在地震动作用下,洞口段的破坏以拱顶边坡裂缝的产生为标... 为了对桥隧相连体系隧道洞口段的抗震设计提供参考,通过大型振动台试验研究了桥隧相连体系隧道洞口段的破坏过程,并使用小波包变换对加速度响应信号进行了定量分析。研究结果表明:在地震动作用下,洞口段的破坏以拱顶边坡裂缝的产生为标志;桥隧相连体系中隧道洞口段不安全程度往往是拱顶最大,桥台次之,再而边坡,仰拱最小,但是实际工程中桥梁和隧道材料的强度和刚度相对较高,所以破坏往往先从坡体开始,然后才是拱顶和桥台部位,仰拱的破坏程度一般较小;低频成分(0.1~12.51 Hz)的地震波在洞口段边坡破坏过程中起主导作用,而且地震波从土体传播进入混凝土结构之前,由于不同材料界面处复杂的折射反射问题,低频成分会出现剧烈的变化;从低频成分能量占比变化的角度分析,洞口段边坡的破坏可分为3个阶段:小震作用下的弹性变形阶段,中震作用下的弹塑性小变形阶段,以及强震作用下的大变形破坏阶段。 展开更多

关键词 桥隧相连体系 大型振动台试验 洞口段 动力响应 小波包变换

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考虑边坡进洞高程的黄土隧道洞口段动力响应数值模拟 被引量：11

8

作者 房军 梁庆国 +2 位作者 张钦鹏 贺谱 王丽丽 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2018年第3期152-161,共10页

利用Midas-GTS建立边坡-隧道结构模型,对宝兰客专黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征进行数值模拟研究,分析边坡进洞高程对洞口段动力响应的影响,在此基础上讨论隧道洞口段受力变形特征及其分布规律。研究表明:坡面最大位移随着... 利用Midas-GTS建立边坡-隧道结构模型,对宝兰客专黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征进行数值模拟研究,分析边坡进洞高程对洞口段动力响应的影响,在此基础上讨论隧道洞口段受力变形特征及其分布规律。研究表明:坡面最大位移随着仰坡坡度的增大而增大;仰坡坡度越大、进洞高程越高,隧道洞口段的衬砌变形就越大;坡面和衬砌加速度最大值随着仰坡坡度的增大而减小;当洞口段隧道长度Y≥60 m时,进洞高程越大,衬砌加速度越小。洞口段仰拱最大主应力整体大于拱顶最大主应力,但二者变化趋势基本一致;在洞口段0~20 m范围内,由于坡隧系统相互作用交互影响,衬砌结构受力情况较为复杂。 展开更多

关键词 进洞高程 边仰坡 洞口段 动力响应

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边坡安全系数影响因素敏感性分析 被引量：20

9

作者 徐宏 夏琼 王旭 《铁道建筑》 北大核心 2021年第8期98-101,共4页

基于正交试验设计,运用MIDAS GTS NX有限元软件计算不同试验水平组合的边坡安全系数,研究边坡安全系数影响因素的敏感性,并对边坡安全系数小于1的试验工况研究了锚杆支护的效果。结果表明:边坡稳定影响因素敏感性从大到小依次为坡高、... 基于正交试验设计,运用MIDAS GTS NX有限元软件计算不同试验水平组合的边坡安全系数,研究边坡安全系数影响因素的敏感性,并对边坡安全系数小于1的试验工况研究了锚杆支护的效果。结果表明:边坡稳定影响因素敏感性从大到小依次为坡高、黏聚力、坡比、内摩擦角、重度、弹性模量、泊松比;边坡的几何构造与抗剪强度对其稳定有非常显著的影响;坡比、黏聚力、内摩擦角与边坡安全系数成正相关,坡高、土体重度、弹性模量与边坡安全系数成负相关;弹性模量增大100 MPa,安全系数减小幅度较小,仅为2.69%;泊松比的变化对于边坡安全系数的影响可以忽略;经过锚杆支护后边坡安全系数从0.976增大至1.229,锚杆支护在加固边坡时效果较好。 展开更多

关键词 铁路路基 敏感性分析 数值模拟 安全系数 边坡稳定 正交试验 抗剪强度 锚杆支护

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滑坡机理与斜坡稳定性的研究成果与展望 被引量：4

10

作者 李瑞宽 梁庆国 +2 位作者 李璐 赵多银 张丹 《中国水土保持》 2019年第3期40-42,共3页

介绍了滑坡机理和斜坡稳定性研究在理论与技术方面取得的有代表性的成果,论述了地震动触发滑坡、高速远程滑坡及大型滑坡的运动机理,着重阐述了振动台试验与"3S"技术在斜坡稳定性研究方面的应用并总结了两者的优点,最后结合&q... 介绍了滑坡机理和斜坡稳定性研究在理论与技术方面取得的有代表性的成果,论述了地震动触发滑坡、高速远程滑坡及大型滑坡的运动机理,着重阐述了振动台试验与"3S"技术在斜坡稳定性研究方面的应用并总结了两者的优点,最后结合"数字滑坡"的概念,介绍了"数字滑坡"技术在斜坡稳定性研究与滑坡调查中的工作模式,提出了斜坡稳定性研究未来的主要发展趋势。 展开更多

关键词 滑坡 破坏机理 斜坡稳定性 “数字滑坡”技术

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不同进洞高程隧道洞口段大型振动台模型试验研究

11

作者 岳琳琳 梁庆国 +1 位作者 蒲建军 张钦鹏 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第3期98-102,109,共6页

随着我国"一带一路"战略对中西部铁路建设投资力度的进一步加大,黄土地震区隧道安全问题日渐突出。如目前已建成的宝兰客运专线、兰渝铁路,正在修建的成兰铁路、银西铁路等都穿越黄土地震带。长期以来,进洞高程作为影响黄土... 随着我国"一带一路"战略对中西部铁路建设投资力度的进一步加大,黄土地震区隧道安全问题日渐突出。如目前已建成的宝兰客运专线、兰渝铁路,正在修建的成兰铁路、银西铁路等都穿越黄土地震带。长期以来,进洞高程作为影响黄土隧道洞口段边坡隧道系统动力响应的重要参数,很少得到关注。因此,将进洞高程作为一个关键参数,借助振动台模型试验与数值模拟分析,定性研究了坡-隧系统动力响应的特点,设计了相似比为1∶70的隧道洞口段边坡隧道系统大型振动台模型试验。坡脚进洞和1/2倍坡高进洞模型试验震害观测结果表明:坡-隧系统坡高、坡角、入射地震波、岩土体材料、填筑方式、衬砌结构相同,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,坡脚进洞的加速度响应远远小于1/2倍坡高处进洞衬砌结构的加速度响应。 展开更多

关键词 振动台试验 动力响应 边仰坡 衬砌结构 破坏特征

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