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分数阶黏弹性饱和地基与板的共同作用

同济大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 906-911页

作者：艾智勇王大山慕金晶同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

基于层状分数阶黏弹性横观各向同性饱和地基的固结解答,采用边界元法与有限元法耦合的方法,探讨板与黏弹性饱和地基的共同作用。首先基于Mindlin中厚板理论,得到板的总刚度矩阵方程;随后引入分数阶黏弹性饱和地基的精细积分解答,获得地... 详细信息

基于层状分数阶黏弹性横观各向同性饱和地基的固结解答,采用边界元法与有限元法耦合的方法,探讨板与黏弹性饱和地基的共同作用。首先基于Mindlin中厚板理论,得到板的总刚度矩阵方程;随后引入分数阶黏弹性饱和地基的精细积分解答,获得地基柔度矩阵方程;最后利用板-土协调条件,得到黏弹性饱和地基与板共同作用的解答。与已有文献对比,验证了本文解的正确性,并讨论黏弹性饱和地基参数和地基加固深度等因素对筏板与地基共同作用的影响。

关键词：层状饱和地基横观各向同性分数阶黏弹性 Mindlin板板-土共同作用时效性

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层状地基与弹性薄板相互作用的边界元解

湖南大学学报（自然科学版） 2017年第3期44卷 120-125页

作者：艾智勇蔡建邦同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

将无限大薄板的基本解作为薄板边界积分方程的核函数,对薄板的内部和边界进行离散,并假定薄板内部和边界上的节点与地基反力的分布情况,得到薄板的边界元方程组;同时基于层状地基的解析层元解,通过Guass-Legendre积分得到地基柔度矩阵;... 详细信息

将无限大薄板的基本解作为薄板边界积分方程的核函数,对薄板的内部和边界进行离散,并假定薄板内部和边界上的节点与地基反力的分布情况,得到薄板的边界元方程组;同时基于层状地基的解析层元解,通过Guass-Legendre积分得到地基柔度矩阵;结合地基与薄板接触面上的位移协调条件,得到层状地基与薄板共同作用问题总的边界元法方程组;求解该方程组,得到层状地基与薄板共同作用问题的解答.基于本文理论,编制了相应的FORTRAN程序,通过与已有文献结果对比验证本文理论及程序的正确性,数值分析结果表明:方形基础薄板情况下,离板中心越近,垂直于坐标轴y(x)方向、距离相等的2条线段的竖向位移差越小,且该位移差随着板-土刚度比减小而减小;随着板长宽比的增大,板中心点与长边中点位移差变化不明显,而短边中心与边界角点的位移差也有相类似的规律.

关键词：边界元层状地基薄板解析层元

分数阶黏弹性饱和地基与水平受荷群桩的相互作用分析

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岩土力学 2022年第11期43卷 2933-2940页

作者：艾智勇谷甘霖李攀聪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

引入Abel黏壶,对经典的三元件Merchant模型进行改进,获得可以更好地描述地基黏弹性特征的分数阶Merchant模型;运用有限单元法,将群桩离散为单桩和桩单元,通过Timoshenko梁模型模拟桩单元,组装获得群桩的总刚度矩阵方程;根据地基与群桩... 详细信息

引入Abel黏壶,对经典的三元件Merchant模型进行改进,获得可以更好地描述地基黏弹性特征的分数阶Merchant模型;运用有限单元法,将群桩离散为单桩和桩单元,通过Timoshenko梁模型模拟桩单元,组装获得群桩的总刚度矩阵方程;根据地基与群桩相互作用的耦合方程和群桩承台的受力平衡与位移协调条件,推导得到水平受荷群桩各单桩桩顶剪力与承台位移的矩阵解答;结合李氏比拟法与Laplace逆变换,最终实现对分数阶黏弹性饱和地基与水平受荷群桩相互作用问题的求解;以一组蠕变试验数据为例,简要介绍在已知地基蠕变曲线的条件下,获得其对应模型黏弹性参数的具体方法;通过与已发表成果以及ABAQUS数值算例对比,验证解答的正确性,并设计算例讨论地基黏弹性参数对群桩受力与变形的影响规律,结果表明:随着地基流变的发展,角桩与中心桩的内力差距逐渐缩小,并趋于稳定。

关键词：分数阶Merchant模型黏弹性饱和地基水平受荷群桩相互作用

基于分数阶黏弹性地基模型的群桩时效行为研究

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岩土工程学报 2022年第4期44卷 749-754页

作者：艾智勇叶梓坤刘文杰同济大学地下建筑与工程系上海200092 岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

基于有限单元法,将群桩划分为有限个2节点单元,从而构建了竖向受荷群桩的有限元求解方程;为了模拟饱和软黏土的流变特性,通过Laplace变换,推导了分数阶导数Merchant模型中的应力–应变关系;引入弹性-黏弹性对应原理,得到横观各向同性分... 详细信息

基于有限单元法,将群桩划分为有限个2节点单元,从而构建了竖向受荷群桩的有限元求解方程;为了模拟饱和软黏土的流变特性,通过Laplace变换,推导了分数阶导数Merchant模型中的应力–应变关系;引入弹性-黏弹性对应原理,得到横观各向同性分数阶黏弹性饱和软土地基的边界元解答;考虑桩-土界面处的位移协调,将群桩有限元求解方程和地基边界元解答进行耦合,推导出群桩-土相互作用方程;再根据群桩承台的位移协调条件,求解得到群桩基础状态量的时变解答;基于以上理论,设计了数值算例,以验证方法的正确性,并分析了分数阶次对群桩时效行为的影响。

关键词：分数阶导数黏弹性横观各向同性多层饱和软土地基轴向受荷群桩边界元-有限元耦合法

竖向简谐荷载下二维层状饱和地基的解析层元解

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岩土力学 2018年第7期39卷 2632-2638页

作者：艾智勇慕金晶同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层... 详细信息

基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层间连续条件和边界条件,组装得到多层饱和地基的总刚度矩阵方程,进而求得变换域内的解。借助Fourier-Laplace逆变换的数值积分方法,获得平面应变动力问题在物理域内的解,编制了相应的计算程序,其计算结果与已有文献结果吻合较好。通过算例分析了荷载圆频率、荷载作用深度及地基成层性对地基竖向位移的影响。计算结果表明:随荷载圆频率的增大,地基竖向位移先增加后减小;地基竖向位移在荷载作用点处呈现波峰,且受表层土性的影响较大。

关键词：层状饱和地基平面应变问题竖向简谐荷载解析层元法

衰变热源作用下饱和多孔介质热固结问题的扩展精细积分法

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力学学报 2017年第2期49卷 324-334页

作者：王路君艾智勇同济大学地下建筑与工程系岩土及地下工程教育部重点实验室上海20009 浙江大学岩土工程研究所软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310058

热源作用下饱和多孔介质热固结效应是土木及能源工程领域的一个重要课题.由于问题的复杂性,已有的研究大多将介质假定为均匀各向同性,且将热源假定为恒定强度.实际工程中,天然饱和多孔介质常表现出明显的分层特性,热源强度也存在衰变性... 详细信息

热源作用下饱和多孔介质热固结效应是土木及能源工程领域的一个重要课题.由于问题的复杂性,已有的研究大多将介质假定为均匀各向同性,且将热源假定为恒定强度.实际工程中,天然饱和多孔介质常表现出明显的分层特性,热源强度也存在衰变性,为此本工作采用扩展精细积分法对衰变热源作用下层状饱和多孔介质的热固结问题进行研究.借助于积分变换,将饱和多孔介质热固结问题的偏微分方程转化为变换域内的常微分方程;然后对饱和多孔介质微层元进行合并消元,并结合边界条件,推导出衰变热源作用下层状饱和多孔介质热固结问题在积分变换域内的扩展精细积分解;对所得解答进行相应的数值积分逆变换,可获得所求温度、超静孔压及竖向位移在物理域内的解答.基于上述求解过程,编制相应的计算程序进行数值计算,通过与已有文献对比,验证本文扩展精细积分法在求解层状饱和多孔介质热固结问题中的适应性和正确性;最后通过几组算例,分析热源衰变周期、热源埋深及介质的成层性对热固结效应的影响.结果表明:热源衰变周期对温度和超静孔压的峰值、以及达到峰值的时间均有明显影响,衰变周期越长,二者峰值均越大,且达到峰值所需时间越长;热源埋深对超静孔压及竖向位移变化影响显著,深埋热源作用时热源两侧竖向位移呈对称分布,而浅埋热源两侧则无此现象;饱和多孔介质的分层特性对热固结效应影响明显.

关键词：热源饱和多孔介质热固结扩展精细积分法

2004-2012年临湘市血吸虫病综合治理效果

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中国血吸虫病防治杂志 2013年第3期25卷 296-298,306页

作者：艾智勇湖南省临湘市血吸虫病防治工作领导小组办公室临湘414300

目的了解临湘市血吸虫病综合治疗效果。方法收集2004-2012年临湘市血吸虫病疫情及防治措施资料,分析血吸虫病病情、螺情变化趋势。结果自2005年至今,共实施改厕14 610户,建沼气池9 782座,江、河岸护坡40.65 km,淘汰耕牛809头次,开挖鱼池... 详细信息

目的了解临湘市血吸虫病综合治疗效果。方法收集2004-2012年临湘市血吸虫病疫情及防治措施资料,分析血吸虫病病情、螺情变化趋势。结果自2005年至今,共实施改厕14 610户,建沼气池9 782座,江、河岸护坡40.65 km,淘汰耕牛809头次,开挖鱼池23.30 hm2,沟渠硬化15.18 km,土地平整18.10 hm2,建安全饮水工程20余处,受益人口达6.84万人。2004-2012年居民和耕牛血吸虫感染率分别由2004年的2.07%和3.95%降至2012年的0.46%和1.35%,分别下降了77.78%和65.82%;9年间活螺密度和钉螺感染率总体呈下降态势,分别由2004年的0.114 4只/0.1 m2和0.19%降至2012年的0.005 6只/0.1 m2和0,分别下降了95.10%和100%。结论全面推进和落实以传染源控制为主的综合防治措施是临湘市进一步扩大血防成果的关键。

关键词：血吸虫病综合治理效果临湘市

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非稳态热传导时层状路面体系的温度响应

岩土力学 2018年第9期39卷 3139-3146页

作者：王路君艾智勇同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

利用解析层元法推导温度荷载作用下非稳态热传导时层状路面体系的温度响应解答。从热弹性理论平面应变问题的控制方程出发,借助于Laplace-Fourier积分变换,推导出单层介质及下卧半平面的精确刚度矩阵即解析层元,结合有限层法原理及边界... 详细信息

利用解析层元法推导温度荷载作用下非稳态热传导时层状路面体系的温度响应解答。从热弹性理论平面应变问题的控制方程出发,借助于Laplace-Fourier积分变换,推导出单层介质及下卧半平面的精确刚度矩阵即解析层元,结合有限层法原理及边界条件,组装并求解总刚度矩阵,得到其在变换域内的解答,最后通过相应的积分逆变换得到物理域内的真实解。由于该法刚度矩阵元素中不含正指数项,计算时不会出现溢出或病态矩阵的现象。编译了相应的计算程序,所得结果与有限元模拟结果吻合较好。在此基础上,对有限深度和半平面两种假定条件下的解答进行对比分析,并分析层状路面体系中位移和温度随时间的变化趋势及沿深度的分布规律。分析表明:温度场具有一定的影响深度,超过此深度,有限深度与半平面理论解答基本一致;温度荷载的影响深度与其强度有关,强度越大,其影响深度越深。

关键词：非稳态热传导解析层元层状路面体系温度响应平面应变

地埋点热源作用下层状半空间的热-力耦合响应

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岩土力学 2018年第6期39卷 2052-2058页

采用解析层元法对存在地下点热源的岩土工程问题进行解答。首先从热弹性力学三维问题的基本控制方程出发,利用拉普拉斯-傅里叶积分变换推导出其在变换域内单层介质及下卧半空间的解析层元;然后结合有限单元法原理组装得到总刚度矩阵,结... 详细信息

采用解析层元法对存在地下点热源的岩土工程问题进行解答。首先从热弹性力学三维问题的基本控制方程出发,利用拉普拉斯-傅里叶积分变换推导出其在变换域内单层介质及下卧半空间的解析层元;然后结合有限单元法原理组装得到总刚度矩阵,结合边界条件,得到其在变换域内的解答,最后应用拉普拉斯-傅里叶积分逆变换技术,得到物理域内的解。编制了相应的计算程序,算例分析表明:该结果与已有文献吻合较好,该方法求解层状半空间的热-力耦合响应问题具有较好的适用性和较高的精度;层状岩土介质体系中,热扩散系数对温度及地表隆起的变化过程影响显著,但对其初始值和最终稳定值影响不明显;分层特性对岩土介质温度分布及地表位移变化过程均有显著影响。

关键词：解析层元地埋点热源层状半空间热-力耦合拉普拉斯-傅里叶变换