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国家自然科学基金(51079109): 作品数：11 被引量：59H指数：5; 相关作者：陈胜宏何吉侯晓萍徐青张雄更多>>; 相关机构：武汉大学水电水利规划设计总院中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金湖北省自然科学基金更多>>; 相关领域：建筑科学水利工程理学天文地球更多>>

加锚节理岩体流变模型及数值模拟被引量：2: 2014年; 硬岩中的软弱结构面和软岩具有显著的黏弹性流变特性,考虑到岩体黏弹性流变的重要性,将西原模型引入到加锚节理岩体本构模型,提出改进的加锚节理岩体流变模型。推导其弹–黏弹–黏塑性本构方程并编制三维有限元程序。实验室试验证实了改进的加锚节理岩体流变模型的合理性,且改进模型的计算结果与试验结果更接近。算例二的结果表明:岩体的黏弹性流变会使锚杆的应力增大,当其他参数一定时,岩体黏弹性流变系数越小锚杆的应力变化越快,岩体黏弹性弹性模量越小锚杆最终应力越大。在锚杆加固岩体分析中不考虑岩体黏弹性流变,则锚杆应力偏小,分析结果偏于安全。; 林永生何吉陈胜宏; 关键词：岩石力学锚固节理岩体

A REVISED SOLUTION OF EQUIVALENT PERMEABILITY TENSOR FOR DISCONTINUOUS FRACTURES: 2012年; The equivalent permeability tensor is essential to the application of the equivalent porous media model in the numerical seepage simulation for fractured rock masses. In this paper, a revised solution of the equivalent permeability tensor is proposed to represent the influence of the fracture connectivity in discontinuous fractures. A correction coefficient is involved to reflect the com- plex seepage flow type through the rock bridge. This correction coefficient is back analyzed from single-hole packer tests, based on the Artificial Neural Network （ANN） back analysis and the Finite Element Method （FEM） seepage simulation. The limitation of this back analysis algorithm is that the number of single-hole packer tests should be equal or greater than the number of fracture sets, and three is the maximum number of the fracture sets. The proposed solution and the back analysis algorithm are applied in the permea- bility measurement and the seepage simulation for the Xiaowan arch dam foundation.; HE JiCHEN Sheng-hongSHAHROUR Isam

裂隙岩体三维渗透张量及表征单元体积的确定被引量：9: 2014年; 将基于复合单元法的数值试验和现场单孔压水试验相结合,对裂隙岩体的三维渗透张量及表征单元体积(REV)进行研究。首先根据研究域岩体的裂隙统计参数及分布规律,运用蒙特卡罗方法在统计域内生成三维随机裂隙网络,然后利用复合单元法计算不同尺寸岩体试件在不同方向上的等效渗透系数,以此计算岩体的三维渗透张量及REV尺度,最后利用现场单孔压水试验结果来修正裂隙岩体的3个渗透主值。在小湾水电站工程中,运用该方法对坝区岩体的三维渗透特性进行分析,得到修正后的岩体三维渗透张量,分析结果表明,结合单孔压水试验和基于复合单元法的数值试验来确定裂隙岩体的三维渗透张量和REV是合理且有效的。; 吴锦亮何吉陈胜宏; 关键词：复合单元法

基于不连续有限元的拱坝应力应变仿真分析被引量：2: 2018年; 单独建立拱坝坝体与地基模型，通过设置坝体与地基及坝体贴角与地基之间虚拟不连续结构面实现两套网格的耦合，并设置结构面上高斯点的生死状态来模拟坝体建基面之上浇筑块的浇筑过程，当建基面上的浇筑块出生时，激活结构面上的高斯点．在仿真分析中考虑结构面的粘结、滑移效应，并设置上游贴角与地基之间的虚拟不连续结构面在蓄水之后自动开裂和闭合．采用隐含裂缝单元模拟坝体裂缝，实现了不连续有限元对拱坝浇筑的仿真．与传统有限元进行对比，结果表明两种方法计算的位移结果整体分布大致相同，坝体及建基面附近的应力分布也基本一致，验证了该方法的正确性及实用性．可以看出，该方法将传统的整体网格划分工作简化为坝体和坝基网格的并行处理，缩短了前处理的时间，适合于拱坝一地基系统的浇筑仿真分析．; 丁建新丁建新; 关键词：水利工程裂缝仿真

含层面岩体初始地应力场的应力函数解析法被引量：2: 2014年; 从应力函数解析法出发,考虑初始地应力场在岩层分界面处的应力不连续性,采用分片四次多项式应力函数对含层面岩体的初始地应力场进行分区拟合。针对多项式中的待定系数,引入地应力测点,并考虑地表面和岩层分界面处的应力边界条件,建立矛盾方程组,利用最小二乘法进行求解。为验证其合理性,假设某简化岩质边坡的边界条件和力学参数均为已知,利用有限单元法计算出"真实初始地应力场";然后,取每个片区内若干节点处的应力作为实测值;最后,应用应力函数解析法求得"反演初始地应力场"。研究结果表明:在弹性范围内,使用该方法可快速有效地反演含层面岩体的三维初始地应力场。; 吴锦亮陈胜宏何吉; 关键词：初始地应力场

预应力锚索损伤软化精细有限元模型: 2014年; 预应力锚索作为岩土工程的一种主要加固技术已得到日益广泛的应用,但现有的计算方法难以反映岩体、砂浆、钢绞线相互之间的滑移变形等实际情况,计算结果难以体现实际的加固效果。通过研究接触面的特性引入损伤软化概念,建立了包含钢绞线、砂浆、接触面的损伤软化精细有限元模型,并与现场试验进行了对比分析。该模型优点是精细地描述了钢绞线、砂浆和接触面等结构的力学行为,可以反映接触面力学材料损伤软化的过程,更加精确地反映了锚固段的力学变化过程。试验结果对比显示,两者随着荷载不断加大,锚固段接触面上的剪应力峰值由端口往里转移。当端口处于弹性阶段,峰值在端口,呈指数衰减模式;当端口处出现损伤软化,峰值往里转移。计算分析反映的锚固段应力变化规律与试验基本一致。; 张雄陈胜宏; 关键词：岩土力学荷载传递机制有限元模型预应力锚索

用空气单元法求解渗流场的逸出边界问题被引量：11: 2015年; 依据空气单元模拟排水孔的思路,在渗流场任意可能逸出边界外布置一层渗透性较强的单元,与其他实体单元一起进行渗流计算,可以实现该边界的自动求解。与现行方法相比,不仅省去了逸出边界迭代计算的麻烦,而且避免了由于逸出点定位不准确而可能引起的渗流计算不合理或收敛困难等缺陷。算例分析表明,空气单元法的计算精度与空气单元的相对渗透系数R有关,与厚度L无关。当选取了合适的R值后,可以较好地逼近现行方法。对于因引入空气单元而造成的强弱透水介质界面处数值拟真性差的现象,还提出了加入接触面薄层单元的改进方法。方法改进后,计算精度可进一步提高。最后,以小湾水电站22#坝段渗流场计算为例,说明该法的实用性和可行性。; 侯晓萍徐青陈胜宏; 关键词：渗流排水孔

裂隙岩体非稳定渗流的复合单元算法被引量：5: 2015年; 针对裂隙岩体渗流非连续、非均质和各向异性的特点,提出裂隙岩体非稳定渗流的复合单元算法,给出详细的计算格式和数值处理的关键技术,包括复合单元的前处理、求解自由面边界流量项的积分方法以及溢出边界的判断准则。该算法的特点是:(1)可准确地离散岩体内任意分布的裂隙;(2)可考虑岩块的渗透性及其与裂隙间的水量交换;(3)可与传统有限单元计算程序无缝整合;(4)复合单元的拓扑信息由裂隙面和常规有限单元的交切计算生成,由于事先未考虑裂隙的存在,极大地减轻了人工剖分网格的工作量;(5)对裂隙岩体非稳定渗流过程中裂隙与岩块渗流不同步的现象具有较强的描述能力,并能提供近似于有限单元法的计算精度。通过典型砂槽试验验证了该算法的正确性和有效性。最后,对裂隙岩体进行非稳定渗流分析,计算结果很好地反映了岩体内水压力的传递过程,实现了对裂隙与岩块因水力特性不同而导致的不同于整体流向的局部流动的模拟。; 侯晓萍徐青何吉陈胜宏; 关键词：岩石力学裂隙岩体非稳定渗流复合单元法

全级配混凝土细观力学网格划分的单元切割法与等效弹模的计算被引量：4: 2017年; 混凝土细观力学是研究混凝土材料性质的重要方法之一.首先,采用被占区域剔除法生成骨料,该方法能较快地完成高含量骨料的混凝土细观力学模型生成.然后,针对目前混凝土细观力学网格剖分的难题,提出了单元切割法,解决了全级配高含量骨料有限元网格剖分的难题,并且所产生的网格单元形状比较规则均匀.最后编写了三维细观混凝土试件等效弹模的数值计算程序.算例给出了湿筛二级配、三级配以及全级配混凝土的细观力学模型,并将单元切割法产生的网格应用于混凝土细观力学等效弹模的计算,数值计算结果与其他数学方法的结果接近,表明该方法具有较好的实用性.; 丁建新丁建新; 关键词：水工结构细观力学网格剖分

预应力锚索锚固段荷载传递解析算法被引量：13: 2015年; 锚固是岩体工程增稳的主要措施,对充分发挥岩体的自承潜力,调节和提高岩体自身强度和自稳能力有着十分重要的作用。由于锚固工程本身的复杂性和多样性,导致目前锚固机制、设计理论以及计算方法都不够完善。现有的锚固段荷载传递解析解存在两大难题,一是没有反映锚固段应力变化过程,随着荷载不断加大,接触面是逐渐被破坏,剪应力的峰值将由端口逐渐向内转移;二是在端口处是一个应力奇异点,难以很好地解决。通过对当前多种锚固段荷载传递解析解的适用性及局限性进行分析归纳,指出应将锚固段应力分布划分为弹性、塑性和破坏3个阶段,在不同的阶段应力分布形式不一样,不能一概而论。在此基础上,基于传递系数,针对沿锚固段剪应力呈非均匀性分布形式,提出了一种能反映这3个阶段变化规律的荷载传递解析公式,获得了锚固段剪应力和轴力的分布规律和影响因素。对各解析解方法求出的临界锚固长度进行了算例对比,证实所提算法是合理和有效的。该算法适用于预应力锚索锚固段工程设计。; 张雄陈胜宏; 关键词：预应力锚索荷载传递机制解析解

国家自然科学基金(51079109)

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