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Numerical simulation of the separation between concrete face slabs and cushion layer of Zipingpu dam during the Wenchuan earthquake

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Science China(Technological Sciences) 2016年第4期59卷 531-539,1-3页

作者： KONG XianJing liu jingmao ZOU DeGao State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of Technology Institute of Earthquake Engineering School of Hydraulic Engineering Dalian University of Technology

The Zipingpu concrete-faced rockfill dam(CFRD)experienced strong ground motion from the 2008 Wenchuan *** between concrete face slabs and the cushion layer was observed after the *** separation voids under the stage III slabs make up 55%of the total area of the stage III *** observed maximum height of the separation voids was nearly 23 cm at the top of the stage III *** voids were also observed locally below the top of stage II slabs near the left abutment,with a maximum height of 7 *** this study,a static and dynamic elasto-plastic finite element analysis on Zipingpu CFRD was conducted to capture the separation during the Wenchuan *** rockfill materials were described using a state-dependent elasto-plastic model that considered particle *** model parameters of rockfill materials were obtained from feedback *** numerical results were largely consistent with the field measurements during construction and after the Wenchuan earthquake.A three-dimensional state-dependent elasto-plastic model that can trace the separation and re-contact of a soil-structure interface was employed to investigate the interaction between concrete face slabs and a cushion *** analysis showed the distribution of separation voids observed in the Zipingpu CFRD has a close relationship to the water level and slab dislocations at the time of the *** phenomenon of the separation from the Wenchuan earthquake was successfully captured by the proposed numerical procedure.

关键词： separation Zipingpu Wenchuan earthquake elasto-plastic model interface rockfill feedback analysis

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Stress-dilatancy of Zipingpu gravel in triaxial compression tests

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Science China(Technological Sciences) 2016年第2期59卷 214-224页

作者： liu jingmao ZOU DeGao KONG XianJing liu HuaBei State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of Technology Institute of Earthquake Engineering School of Hydraulic Engineering Dalian University of Technology School of Civil Engineering and Mechanics Huazhong University of Science and Technology

Experimental investigations of the dilatancy and particle breakage of gravelly material from the Zipingpu concrete-faced rock- fill dam, which was subjected to high-intensity seismic load during the 2008 Wenchuan earthquake, were conducted through a series of large-scale drained triaxial compression tests. A hyperbolic relation between the input plastic work and the degree of particle breakage was found for Zipingpu gravel, independent of the initial void ratio and confining pressures. The stress-dilatancy for Zipingpu gravel was analyzed and compared with data from two rounded alluvial and three angular quar- ried gravelly and rockfill materials in the literature. A nearly linear relationship between the dilatancy Dp and the stress ratio η was found at medium-to-large stress ratios before the peak stress ratio. The slope of the stress-dilatancy line before peak had slight dependence on the void ratio and confining pressure of the gravel. After peak, the stress-dilatancy relation shifts down compared with that before peak for the gravel specimen. The phase-transformation stress ratio decreased with increased con- fining pressure, with the exception of sub-rounded gravel with little particle breakage. A nearly linear relationship was found between the phase-transformation stress ratio Mf and the state parameter ψ for the Zipingpu gravel, regardless of the void ratio and confining pressure of the specimens.

关键词： dilatancy gravel phase-transformation stress ratio triaxial compression state parameter particle breakage

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Dynamic response of concrete face rockfill dam affected by polarity reversal of near-fault earthquake

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2022年第1期21卷 81-99页

作者： Jiang Qiuting Zou Degao Han Huichao liu jingmao State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116023China School of Hydraulic Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116023China

In China,an increasing number of high concrete face rockfill dams(CFRDs)are located in high intensity earthquake zones,some of which are close to the seismic fault *** suggest that near-fault ground motions are characterized by large one-sided velocity *** conventional dynamic analysis of dams,however,neglects the features of strong ground *** this study,under different ground motion levels some numerical dynamic studies considering the one-sided broadband pulses of near-fault earthquakes are presented for CFRDs based on a generalized plasticity model for rockfill *** results indicate that the displacements of dam crest corresponding to positive and reverse input of near-fault ground motion make a significant difference,while the displacements of the dam crest under artificial seismic waves are ***,using the horizontal and vertical components as simultaneous excitations near the faults,the displacements of the dam crest before and after reversing the motion produce a larger difference than that using a single *** importantly,the difference of horizontal displacements of the dam crest caused by polarity reversal of near-fault ground motions increases with the increase of earthquake *** to the randomness and uncertainties of earthquakes,using a stochastic near-field motion input as excitation without considering the polarity(i.e.,positive vs reversed waveform),does not necessarily obtain a conservative result.

关键词： near-fault ground motion polarity high concrete face rockfill dam dynamic response

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考虑振动碾压引起的颗粒破碎对堆石坝变形计算的影响

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水利学报 2015年第8期46卷 934-942页

作者：刘京茂孔宪京邹德高大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

采用振动碾压填筑堆石坝的过程中,堆石料会发生大量的颗粒破碎,导致粗粒含量减小,细颗粒含量增加,碾压后的级配与设计级配已经不再相同。然而,目前在可研和初设阶段,开展现场碾压试验难度大,而有限元计算大坝变形时采用的堆石料计算参... 详细信息

采用振动碾压填筑堆石坝的过程中,堆石料会发生大量的颗粒破碎,导致粗粒含量减小,细颗粒含量增加,碾压后的级配与设计级配已经不再相同。然而,目前在可研和初设阶段,开展现场碾压试验难度大,而有限元计算大坝变形时采用的堆石料计算参数往往都是设计级配(未考虑碾压)的三轴试验结果。实际上,设计级配的变形模量比碾压后级配(相同密度条件下)的试验结果高。本文参考已建大坝碾压时颗粒破碎的实测结果,采用考虑颗粒破碎的状态相关的堆石料弹塑性本构模型,开展了大坝施工和蓄水的有限元分析研究,计算结果表明:是否考虑碾压过程中的颗粒破碎对大坝变形计算结果有着较大的影响,如果在三轴试验或计算分析中不考虑这个因素,会明显地低估大坝的变形,对大坝的安全性评价是十分不利的,这可能是目前有限元计算的高坝沉降变形比实测偏小的主要原因之一。

关键词：颗粒破碎碾压孔隙比堆石坝临界状态

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基于SBFEM的面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法

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水利学报 2018年第11期49卷 1369-1377页

作者：许贺邹德高孔宪京刘京茂大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

采用比例边界有限元法(SBFEM)模拟库水,可将求解维数降低一维,而且可考虑库水可压缩性、库底淤沙的波能吸收效应等因素。但在时域计算前,该方法需要进行多次的动水压力频域求解以获得时域脉冲响应函数,计算量较大。本文采用SBFEM模拟坝... 详细信息

采用比例边界有限元法(SBFEM)模拟库水,可将求解维数降低一维,而且可考虑库水可压缩性、库底淤沙的波能吸收效应等因素。但在时域计算前,该方法需要进行多次的动水压力频域求解以获得时域脉冲响应函数,计算量较大。本文采用SBFEM模拟坝前可压缩库水,并且将其与有限元方法(FEM)离散的面板坝(CFRD)耦合,进而建立了面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法;并根据坝与库水动力耦合响应的特点,对动水压力计算过程进行了简化处理,仅需确定截断频率,即可大幅度地降低动水压力频域求解的计算量,还可保证较高的计算精度。数值结果表明,面板坝越高,计算效率提高的越多,给出如下建议:当100 m>H≥50 m时,取ωT=40π;当200 m>H≥100 m时,取ωT=30π;当H≥200 m时,取ωT=20π。

关键词：动水压力可压缩库水比例边界有限元简化截断频率

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高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

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水力发电学报 2016年第7期35卷 1-14页

作者：孔宪京邹德高刘京茂大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

本文总结介绍了高土石坝抗震安全评价与抗震措施的最新进展。主要内容包括,筑坝材料(堆石料、土与结构接触面、防渗混凝土材料)弹塑性本构模型、大坝–地基–库水动力相互作用分析方法、高性能精细化有限元计算软件开发、高土石坝地震... 详细信息

本文总结介绍了高土石坝抗震安全评价与抗震措施的最新进展。主要内容包括,筑坝材料(堆石料、土与结构接触面、防渗混凝土材料)弹塑性本构模型、大坝–地基–库水动力相互作用分析方法、高性能精细化有限元计算软件开发、高土石坝地震破坏全过程模拟、面板堆石坝面板抗震措施等。最后总结了高土石坝安全评价理论与方法的发展方向,包括高土石坝体系地震响应分析方法、筑坝材料力学特性和本构理论、计算技术和分析软件、抗震安全评价方法。

关键词：高土石坝本构模型大坝-地基-库水相互作用计算软件面板抗震措施

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基于无网格界面模拟方法的面板坝防渗体跨尺度分析

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水利学报 2019年第12期50卷 1446-1453,1466页

作者：邹德高龚瑾孔宪京刘京茂屈永倩大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

混凝土面板作为面板坝关键的防渗结构,其安全性态至关重要。由于防渗面板与堆石体尺寸相差悬殊,如何在保证面板高精度模拟的前提下提高计算效率是一个亟待解决的难题。通过引入背景网格线及径向插值函数(RPIM),开发了基于无网格的界面... 详细信息

混凝土面板作为面板坝关键的防渗结构,其安全性态至关重要。由于防渗面板与堆石体尺寸相差悬殊,如何在保证面板高精度模拟的前提下提高计算效率是一个亟待解决的难题。通过引入背景网格线及径向插值函数(RPIM),开发了基于无网格的界面模拟方法,实现了界面两侧节点自由分布,克服了Goodman单元点对点的限制。该方法可灵活地连接两侧不同尺寸的面板及堆石体网格,进而建立面板与垫层跨尺度分析模型。同时采用"面向对象"及"超单元"技术将该方法集成到自主开发的GEODYNA计算平台中,实现了与传统有限元法的无缝耦合,并可应用界面弹塑性本构模型模拟堆石和面板复杂的接触关系。在此基础上,通过引入虚节点进一步提高了径向插值函数(RPIM)在边界附近的模拟精度。研究表明,基于无网格的非点对点界面模拟方法可高效、灵活地实现面板坝跨尺度分析,在保证高精度的前提下大幅度降低自由度和提高计算效率。本文研究方法可以很容易地扩充到三维问题,并为面板坝面板精细化损伤演化分析提供有力的技术手段。

关键词：非点对点界面无网格法跨尺度分析 RPIM 面板堆石坝

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激光成像的汽车安全距离自动检测系统

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激光杂志 2017年第7期38卷 68-71页

作者：王萍刘京茂烟台南山学院山东龙口265713 南山国际飞行有限公司山东龙口265713

当前汽车安全距离自动检测系统存在各有不足,利用激光成像技术优点,设计了激光成像的汽车安全距离自动检测系统。采用激光测距仪采集汽车与障碍物之间的距离数据,并通过激光发送装置和通信总线传入信号调制器,然后信号调制器估计汽车与... 详细信息

当前汽车安全距离自动检测系统存在各有不足,利用激光成像技术优点,设计了激光成像的汽车安全距离自动检测系统。采用激光测距仪采集汽车与障碍物之间的距离数据,并通过激光发送装置和通信总线传入信号调制器,然后信号调制器估计汽车与障碍物之间的相对速度,并反馈给激光测距仪,根据时间检测安全距离是否合理,最后将目标安全距离及其相对速度展示在显示屏上。实验结果表明,该系统的测距误差低于1%的,可以满足实际应用要求。

关键词：激光成像汽车安全距离自动检测系统

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基于轨迹成型的攻击角度与时间控制

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航空学报 2018年第9期39卷 138-146页

作者：张友安梁勇刘京茂孙玉梅烟台南山学院电气与电子工程系烟台265713 海军航空大学岸防兵学院烟台264001 山东南山国际飞行有限公司烟台265713

假定所成型的导弹飞行轨迹由圆弧段和直线段构成,直线段经过目标点且满足导弹末端攻击角度的要求,圆弧段起始于导弹初始位置且与直线段相切于待定的点,该点由指定的导弹攻击时间通过迭代算法得到。给出了可行的攻击时间范围。在轨迹成... 详细信息

假定所成型的导弹飞行轨迹由圆弧段和直线段构成,直线段经过目标点且满足导弹末端攻击角度的要求,圆弧段起始于导弹初始位置且与直线段相切于待定的点,该点由指定的导弹攻击时间通过迭代算法得到。给出了可行的攻击时间范围。在轨迹成型的基础上,提出一种新的虚拟目标轨迹跟踪控制方法:在圆弧段提出一种前馈加反馈的复合控制方案,在直线段提出一种带角度控制的比例导引方案。该方法是一种几何方法,易于工程实施。仿真结果表明,该方法可以有效地同时对攻击角度与攻击时间进行控制。

关键词：轨迹成型攻击角度攻击时间虚拟目标轨迹跟踪控制迭代算法复合控制比例导引

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基于超大型三轴仪的堆石料动力特性缩尺效应研究

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水利学报 2024年第5期55卷 528-536页

作者：邹德高宁凡伟刘京茂崔更尧孔宪京大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

堆石料的缩尺效应是导致高土石坝变形预测不准的重要因素之一,目前针对堆石料静力缩尺效应的影响已有部分研究,但针对堆石料动力变形特性的缩尺效应研究仍十分鲜见。本文对两河口板岩及古水玄武岩开展了超大型(试样直径800 mm,最大粒径... 详细信息

堆石料的缩尺效应是导致高土石坝变形预测不准的重要因素之一,目前针对堆石料静力缩尺效应的影响已有部分研究,但针对堆石料动力变形特性的缩尺效应研究仍十分鲜见。本文对两河口板岩及古水玄武岩开展了超大型(试样直径800 mm,最大粒径为160 mm)和常规大型三轴(试样直径300 mm,最大粒径为60 mm)动剪切模量和阻尼比试验,研究了平行相似级配条件下最大粒径对最大动剪切模量、动剪切模量比、阻尼比以及沈珠江等效线性模型参数的影响。试验结果表明:①超大型三轴试验的最大动剪切模量大于常规大型三轴试验,随着动剪应变的增大,超大型和常规大型三轴试验的最大动剪切模量差别逐渐减小;②超大型三轴试验的动剪切模量比G_(d)/G_(dmax)小于常规大型三轴试验,即超大型三轴试验的动剪模量比衰减得更快;③超大型三轴试验的阻尼比大于常规大型三轴试验,随着动剪应变的增加,二者的差距逐渐增大;④超大型三轴试验得到的沈珠江等效线性模型参数k_(2)、k_(1)以及λ_(max)分别是常规大型三轴试验的1.14~1.32倍、1.26~1.31倍以及1.31~1.44倍,超大型和常规大型三轴试验得到的模量指数n差别不大。本文研究成果可为同类工程动力响应分析提供更加合理的试验与数值计算依据。

关键词：堆石料超大型三轴缩尺效应动剪切模量阻尼比

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