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二阶Stokes波作用下多孔弹性海床动力响应解析解

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岩土工程学报 2024年第9期46卷 1791-1799页

作者：王哲周博豪张智卿李西斌浙江工业大学岩土工程研究所浙江杭州310014 温州理工学院建筑与能源工程学院浙江温州325035 浙江农林大学风景园林与建筑学院浙江杭州311300

基于二阶Stokes波理论,研究了非线性海洋波作用下多孔弹性海床的动力响应问题。利用Biot固结理论以及Verruijt储存方程,在笛卡尔坐标下建立了海床的控制方程。通过将海洋波函数拓展到复数域,采用严格的数学推导求得了海床动力响应的解析... 详细信息

基于二阶Stokes波理论,研究了非线性海洋波作用下多孔弹性海床的动力响应问题。利用Biot固结理论以及Verruijt储存方程,在笛卡尔坐标下建立了海床的控制方程。通过将海洋波函数拓展到复数域,采用严格的数学推导求得了海床动力响应的解析解,并将该解与既有解进行对比验证。最后分析了波浪和海床特征参数对海床有效应力、剪切应力和孔压分布的影响,结果表明波浪和海床的参数对海床动力响应具有显著的影响。其中波浪周期和水深对二阶Stokes波的二阶项有较大影响,渗透系数和剪切模量则分别影响海床动力响应的变化速率和幅值。

关键词：二阶Stokes波海床动力响应解析解

巨型臂式离心机的试验不平衡量识别方法与试验

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北京理工大学学报 2024年第2期44卷 156-162页

作者：凌道盛胡承华邱冰静郑建靖浙江大学建筑工程学院岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

针对滑动轴承转子系统非线性动力学特性强,传统不平衡量识别方法应用于采用液压滑动轴承的巨型臂式离心机不平衡量监测时局限性较大的问题,提出一种基于径向轴承反力实时识别巨型臂式离心机试验不平衡量的方法.首先,根据臂式离心机的结... 详细信息

针对滑动轴承转子系统非线性动力学特性强,传统不平衡量识别方法应用于采用液压滑动轴承的巨型臂式离心机不平衡量监测时局限性较大的问题,提出一种基于径向轴承反力实时识别巨型臂式离心机试验不平衡量的方法.首先,根据臂式离心机的结构特点与其不平衡量的组成,通过受力分析获得径向轴承反力与试验不平衡量之间的关系;其次,对轴承刚度变化对径向轴承反力的影响规律进行分析,结果表明轴承荷载分担比受轴承刚度非线性影响较小,理论上证明了基于径向轴承反力识别试验不平衡量的可行性;最后,通过台架试验对识别方法进行了初步验证.试验结果表明,该方法受系统非线性特性影响小,在工作转速范围内能够有效识别试验不平衡量.

关键词：臂式离心机液压滑动轴承识别方法不平衡量

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基于极限应力状态条件的主动土压力解析

岩石力学与工程学报 2024年

作者：刘光秀党发宁王旭李玉根西安理工大学岩土工程研究所榆林学院建筑工程学院

为探究非光滑的挡土墙主动土压力分布特征及墙后土体处于主动极限平衡状态时的应力状态，以墙后无黏性土为研究对象，建立极限应力状态条件下挡土墙的主动土压力计算方法。首先，假定当滑动土楔处于极限平衡状态时，滑裂面、墙土界面处... 详细信息

为探究非光滑的挡土墙主动土压力分布特征及墙后土体处于主动极限平衡状态时的应力状态，以墙后无黏性土为研究对象，建立极限应力状态条件下挡土墙的主动土压力计算方法。首先，假定当滑动土楔处于极限平衡状态时，滑裂面、墙土界面处的土体单元及楔体内部单元都达到极限应力状态，及土楔中小主应力传递为圆弧形主应力迹线。基于上述假定，将滑动土楔沿最小主应力迹线分层为若干个圆弧形薄层单元，继而利用静力平衡对该薄层单元进行受力分析，推导出极限应力状态下挡土墙的主动土压力。分析墙土摩擦角δ对主动土压力的分布形式、大小、合力作用点及对墙底的倾覆力矩的影响规律，并与Coulomb等土压力理论进行比较。理论分析结果表明：（1）主动土压力σw随深度呈凸形非线性分布，挡土墙背的粗糙度，即墙土摩擦角δ的取值，对非线性分布形式有显著影响。当挡土墙背光滑时（δ=0°），土压力分布退化为Coulomb直线分布；随着墙土摩擦角的增加，土压力分布曲线逐渐左移，曲线的拐点位置升高，非线性效应愈加明显。（2）随着墙土摩擦角的增大，主动土压力的合力逐渐减小，合力作用点的位置受非线性分布的影响而逐渐提升，对墙底的倾覆力矩先减小后增加。（3）极限应力状态条件下挡土墙的主动土压力的合力是Coulomb土压力合力的外包络线，基于Mohr-Coulomb强度理论，推论出滑动土楔体处于极限平衡状态时内部单元的应力状态为：挡土墙背光滑时（δ=0°），滑动土楔体内部单元为极限应力状态，即为经典的Rankine土压力理论；挡土墙背粗糙时（δ>0°），滑动土楔体内部单元已进入塑性–破坏应力状态，并随着挡土墙背粗糙度的增加，塑性状态越显著。（4）极限应力状态条件下的主动土压力为主动土压力的塑性上限解，Coulomb土压力为塑性下限解。最后，通过数值模拟与实例验证本文方法的可行性与合理性。

关键词：土力学主动土压力挡土墙主应力迹线非线性分布极限应力状态

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EPB盾构刀盘泥饼成因分析及评价模型构建

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 71-83页

作者：丁小彬杨辉泰施钰华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南岩土工程研究院广东广州510640

目前土压平衡(EPB)盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上,缺少整体的、量化的评价标准,难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题,文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发,系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘... 详细信息

目前土压平衡(EPB)盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上,缺少整体的、量化的评价标准,难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题,文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发,系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘泥饼形成的23个主要因素;将土压平衡盾构机在掘进过程中的刀盘结泥饼风险划分为4个等级:高风险、中风险、低风险和无风险。同时提出了结泥饼的风险因子量化标准,并结合层次分析法构建了土压平衡盾构的刀盘结泥饼风险评价模型;基于广州地铁14号线马创区间右线115-165环盾构隧道工程的掘进数据,计算出盾构机掘进过程中不同环的刀盘结泥饼风险程度,验证了刀盘结泥饼风险评价模型的预测性能。研究结果表明:结泥饼风险评价模型的23个影响因子中,以塑性指数、刀盘扭矩、液性指数、总推力的影响权重最大,启动扭矩的影响权重最小;结泥饼风险评价模型表现出了良好的预测性能,计算得到的结泥饼风险变化曲线与现场施工情况基本吻合;盾构掘进参数的变化能很好地反映掘进过程中泥饼的形成,其中总推力对泥饼产生最敏感,刀盘扭矩、土仓压力、推进速度和螺旋机转速的敏感度依次降低。研究成果可适用于类似工程中的土压平衡盾构机刀盘结泥饼的评价分析。

关键词：土压平衡盾构泥饼量化分析评价模型

黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁横向自振特性分析

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振动工程学报 2024年第8期37卷 1330-1338页

作者：柳伟汪过兵赵志鹏赵晓军兰州信息科技学院土木工程学院甘肃兰州730300 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

基于修正Timoshenko梁理论,建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程,运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基上两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解,结合二分法和黄金分割法计算了经典边... 详细信息

基于修正Timoshenko梁理论,建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程,运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基上两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解,结合二分法和黄金分割法计算了经典边界条件下黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的自振特性,对比分析了考虑剪切变形引起的转动惯量、梁长及不同的边界条件对结构自振特性的影响。研究表明:黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数小于经典Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数;梁越短,剪切变形引起的转动惯量对结构自振频率和衰减系数的影响越大,且对高阶的影响明显大于低阶;边界约束条件越强,振动能量衰减越明显。

关键词：黏弹性Pasternak地基修正Timoshenko梁回传射线矩阵法解析解边界条件

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黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向自振特性分析

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振动工程学报 2024年

作者：柳伟汪过兵兰州信息科技学院土木工程学院西安理工大学岩土工程研究所

为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不... 详细信息

为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不等跨)连续修正Timoshenko梁与单跨修正Timoshenko梁自振特性之间的联系与区别。结果表明:对于黏弹性四参数地基上的修正Timoshenko梁,单跨梁的各阶自振频率小于两跨连续梁的各阶自振频率,单跨梁的偶数阶自振频率和衰减系数与两等跨连续梁的奇数阶自振频率和衰减系数相同,不等跨两跨连续梁奇数阶自振频率小于两等跨连续梁奇数阶自振频率;两等跨连续修正Timoshenko梁的偶数阶振型关于跨中支座对称,奇数阶振型关于跨中反对称。

关键词：黏弹性四参数地基两跨连续修正Timoshenko梁回传射线矩阵法横向振动模态

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珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎影响因素试验研究

大连理工大学学报 2024年第4期64卷 384-392页

作者：娄昕骐刘文化李吴刚大连理工大学岩土工程研究所辽宁大连116024 江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122

珊瑚砂质脆易破碎,其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响,对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明,破... 详细信息

珊瑚砂质脆易破碎,其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响,对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明,破碎后的珊瑚砂颗粒主要集中在较原粒径小一级的粒径中;初始粒径越小,颗粒团簇现象越明显;粒径对颗粒破碎影响较大,大于1 mm粒径的珊瑚砂颗粒破碎尤为明显;破碎后的珊瑚砂颗粒粒径主要集中在大于0.25 mm的范围内.预压缩(颗粒破碎)会导致珊瑚砂内摩擦角增大,掺入石英砂对珊瑚砂内摩擦角影响很小,预压缩和掺入石英砂都会减小珊瑚砂的假黏聚力,石英砂掺量越多,假黏聚力降低越明显;预压缩、增加石英砂掺量和增大粒径都会减小颗粒团簇程度,同时增大颗粒破碎程度.

关键词：珊瑚砂颗粒破碎抗剪强度侧限压缩试验三轴剪切试验

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饱和黏土中能源群桩热力特性模型试验研究

岩土力学 2024年第S1期45卷 382-390页

作者：孙旻洋王忠瑾谢新宇张日红娄扬朱大勇浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙大宁波理工学院土木建筑工程学院宁波中淳高科股份有限公司浙江大学宁波研究院

为研究饱和黏土地基中静钻根植能源群桩不同运行方式的热力特性，采用自行设计的模型试验系统，测试温度条件下模型单桩和群桩的热力响应。通过埋置传感测试元件，得到桩顶位移、桩身应力、桩和桩周土温度、桩周水平土压力及孔隙水压力... 详细信息

为研究饱和黏土地基中静钻根植能源群桩不同运行方式的热力特性，采用自行设计的模型试验系统，测试温度条件下模型单桩和群桩的热力响应。通过埋置传感测试元件，得到桩顶位移、桩身应力、桩和桩周土温度、桩周水平土压力及孔隙水压力。结果表明：由于桩间热扩散，加热桩会对周围非加热桩造成影响，导致非加热桩桩身温度增加、桩顶位移上升，能源群桩的平均换热性能较单桩低；制冷工况下群桩的桩顶位移变化绝对值大于加热工况，需要考虑以确保安全性；由于群桩效应，与单桩相比，能源群桩桩顶位移变化更大，桩身附加温度应力更小；能源群桩的热力特性受运行能源桩数量影响，运行数量越多，温度对能源群桩的热力特性影响越显著，桩周土压力、孔隙水压力变化值越大。

关键词：静钻根植能源桩附加温度应力模型试验热-力耦合承载特性

压缩及增减湿作用下非饱和黄土细观结构演化规律研究

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工程地质学报 2024年第2期32卷 397-409页

作者：葛苗苗何璇谷川李宁刘乃飞温州大学岩土工程研究所温州325035 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室西安710055 西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

土的细观结构是其宏观力学性质变化的本质,而黄土是一种特殊的结构性土,细观结构研究对揭示黄土地质灾害机理尤为重要。为了探讨黄土在不同外荷作用下的细观结构演化规律,本文采用压汞技术(MIP)及扫描电镜(SEM)等细观结构研究手段,对黄... 详细信息

土的细观结构是其宏观力学性质变化的本质,而黄土是一种特殊的结构性土,细观结构研究对揭示黄土地质灾害机理尤为重要。为了探讨黄土在不同外荷作用下的细观结构演化规律,本文采用压汞技术(MIP)及扫描电镜(SEM)等细观结构研究手段,对黄土在不同压实状态,无侧限增减湿,常含水率压缩以及常应力增湿作用下的细观结构进行全面试验研究,并从有效应力角度对细观结构演化进行探讨,进一步总结黄土填方地基的细观沉降机理。结果表明:松散黄土在压实过程中会形成团聚体间大孔隙,团聚体内小孔隙以及黏粒间微孔隙等三层次孔隙结构;初始干密度,饱和度主要影响大、小孔隙结构,而对微孔隙结构无影响;无侧限增湿对孔隙密度分布形态影响有限,但能弱化颗粒间的胶结,而常应力下增湿会引起大孔隙塌陷,产生湿陷变形,孔隙结构趋于均匀稳定;无侧限干燥会同时作用于3个层次孔隙结构,而压缩仅作用于大孔隙结构。整体来讲,细观结构的调整是土有效应力变化的结果,但净应力会先作用于大孔隙,而吸力变化会对3种孔隙结构同时产生影响。细观结构研究表明,压实度在一定程度上决定黄土大孔隙结构,控制施工压实度可以有效控制黄土填方地基施工期及工后期沉降。

关键词：压实黄土增减湿细观结构湿陷填方沉降