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高土石坝极限抗震能力评价量化指标研究

中国科学：技术科学 2022年第12期52卷 1831-1838页

作者：邹德高孔宪京刘京茂屈永倩姜秋婷邵伟峰大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024 大连理工大学水利工程学院大连116024

土石坝极限抗震能力是评估土石坝抗震安全性的重要内容.然而目前国内尚无规范明确规定土石坝极限抗震能力的评价标准,且已有的关于土石坝地震破坏评价要素及其指标的研究成果尚不统一,此外还存在不同要素的指标得到的安全裕度不协调的问... 详细信息

土石坝极限抗震能力是评估土石坝抗震安全性的重要内容.然而目前国内尚无规范明确规定土石坝极限抗震能力的评价标准,且已有的关于土石坝地震破坏评价要素及其指标的研究成果尚不统一,此外还存在不同要素的指标得到的安全裕度不协调的问题.本文基于系统的高土石坝(坝高大于200 m)地震整体弹塑性变形和坝坡局部滑移量数值分析、全面的实测工程资料调研对比研究,提出了确定高土石坝极限抗震能力评价标准的4项基本原则:严格依据实测土石坝震陷率和震害程度映射关系;保证极端地震时不溃坝;震陷率是关键控制指标;确保震陷率、坝坡滑移量、接缝止水等评价要素的协调性.据此最终建议了地震条件下高面板坝和心墙坝的极限抗震能力的评价量化指标.研究成果可为高土石坝极限抗震能力分析提供重要的标准依据.

关键词：高土石坝地震极限抗震能力震陷率滑移量

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考虑损伤效应的岩石类材料局部化特性分析

岩土力学 2007年第1期28卷 1-6页

作者：栾茂田王忠昶杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

在各向同性损伤条件下,考虑岩石损伤过程中的刚度降低和体积扩容,通过理论推导建立了岩石发生分叉失稳时的最大硬化模量和临界局部化方向,探讨了局部化方向角对于岩石的损伤程度和初始泊松比的依赖关系,并对平面应力与平面应变两种条件... 详细信息

在各向同性损伤条件下,考虑岩石损伤过程中的刚度降低和体积扩容,通过理论推导建立了岩石发生分叉失稳时的最大硬化模量和临界局部化方向,探讨了局部化方向角对于岩石的损伤程度和初始泊松比的依赖关系,并对平面应力与平面应变两种条件下单轴拉伸试件的分叉特性进行了对比分析。研究表明,岩石的初始泊松比与损伤程度越大,局部化方向角越大;尽管平面应力与平面应变条件下单轴拉伸问题的局部化方向角具有相似的变化趋势,但平面应力条件下的局部化方向角低于平面应变条件下同样情况下的局部化方向角。

关键词：损伤弱化最大硬化模量分叉局部化方向岩石类材料

有限覆盖无单元法在多裂纹岩体断裂特性数值分析中的应用

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岩石力学与工程学报 2005年第24期24卷 4403-4408页

作者：栾茂田杨新辉田荣杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

考虑基于有限覆盖的流形方法和以Galerkin插值技术为基础的无单元方法的各自优点,将所提出的有限覆盖无单元法推广应用于多裂纹岩体断裂特性等非连续问题的数值计算与分析。在简要阐述有限覆盖无单元方法基本原理的基础上,首先对含有单... 详细信息

考虑基于有限覆盖的流形方法和以Galerkin插值技术为基础的无单元方法的各自优点,将所提出的有限覆盖无单元法推广应用于多裂纹岩体断裂特性等非连续问题的数值计算与分析。在简要阐述有限覆盖无单元方法基本原理的基础上,首先对含有单条裂纹的岩体进行了计算与分析,通过与其他方法的比较验证了所建议方法的有效性和合理性,进而对含有多条裂纹的复杂岩体的断裂特性及其裂纹的扩展过程进行了数值模拟与预测。

关键词：数值分析流形元法有限覆盖无单元法非连续变形分析裂纹岩体裂纹扩展

强震作用下特高土石坝多耦合体系损伤演化机理及安全评价准则

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岩土工程学报 2022年第7期44卷 1329-1340页

作者：邹德高刘京茂孔宪京陈楷屈永倩宁凡伟龚瑾大连理工大学水利工程学院工程抗震研究所大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程，但西部地区地震频度高、强度大，地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而，... 详细信息

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程，但西部地区地震频度高、强度大，地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而，传统高土石坝动力分析方法仍在弱非线性范围内，各种相互作用的影响大多被简化并孤立进行，难以对强震作用下特高土石坝动力破坏过程、耦合效应及其影响进行深入研究和科学认识。面向中国300 m级特高土石坝建设需求，依托RM、拉哇等特高土石坝，重点突破了筑坝材料强非线性、大坝-地基-库水动力相互作用、精细化建模和分析方法、自主高性能计算软件以及极限抗震能力评价方法和标准等方面的一系列科学问题和技术难题。研究成果为特高土石坝抗震安全设计提供了先进的评价方法和标准。

关键词：高土石坝地震结构与地基相互作用精细化分析极限抗震能力

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基于多相复合材料的混凝土导热系数预测模型

水利学报 2017年第7期48卷 765-772页

作者：王立成常泽鲍玖文大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性以及服役寿命预测的重要依据,而导热系数则是确定时变温度场分布的主要参数。考虑材料组成的非均质性,将混凝土视为由连续相水泥砂浆、分散相粗骨料以及二者薄弱界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,... 详细信息

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性以及服役寿命预测的重要依据,而导热系数则是确定时变温度场分布的主要参数。考虑材料组成的非均质性,将混凝土视为由连续相水泥砂浆、分散相粗骨料以及二者薄弱界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并基于复合材料导热系数模型,建立了混凝土及其组成单元(水泥砂浆和ITZ界面)导热系数的计算模型;在此基础上,对比分析了水灰比、粗骨料体积分数、砂率、饱和度和界面热阻等因素对混凝土导热系数的影响规律。结果表明:混凝土导热系数随饱和度、粗骨料体积分数的增加而增大,随水灰比的增大而减小;考虑界面热阻的混凝土导热系数预测模型,能够更好地揭示饱和度与砂率对混凝土导热系数的影响机理。

关键词：混凝土复合材料细观层次导热系数饱和度

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混凝土劈拉开裂和裂缝自愈合机理

水利学报 2019年第7期50卷 787-797页

作者：王立成武少赟大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

采用混凝土圆盘试件,研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态,分析了试件劈拉应力-裂缝口张开位移曲线的特征,探讨了不同卸载位移下曲线的变化规律;对劈拉开裂后混凝土在不同环境中(海水、淡水和标准养护)的性能恢复规律和自愈合... 详细信息

采用混凝土圆盘试件,研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态,分析了试件劈拉应力-裂缝口张开位移曲线的特征,探讨了不同卸载位移下曲线的变化规律;对劈拉开裂后混凝土在不同环境中(海水、淡水和标准养护)的性能恢复规律和自愈合机理开展了试验研究。结果表明:混凝土劈拉开裂导致自身刚度降低,并且裂缝口张开位移越大,刚度降低越明显;自愈合产物与混凝土基体黏结强度较低,再次劈拉加载下试件刚度虽有恢复,但恢复值相对于初始刚度较小;裂缝自愈合是各种物理和化学过程综合作用的结果,愈合机理主要包括水泥的再水化作用、结晶作用、水泥水化产物的分解作用和颗粒杂质等的堵塞作用。

关键词：混凝土劈拉加载裂缝自愈合气体渗透性

基于广义SMP破坏准则的柱形孔扩张问题理论分析

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岩土力学 2006年第12期27卷 2105-2110页

作者：栾茂田李波大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

采用应力跌落的简化应力-应变模型考虑土的应变软化特性,同时采用简化的体积应变εv与大主应变ε1及大主应变ε1与小主应变ε3之间的相互关系反映土的剪胀特性,根据空间准滑动面(SMP)理论和平面应变轴对称问题的柱形孔扩张基本方程,推... 详细信息

采用应力跌落的简化应力-应变模型考虑土的应变软化特性,同时采用简化的体积应变εv与大主应变ε1及大主应变ε1与小主应变ε3之间的相互关系反映土的剪胀特性,根据空间准滑动面(SMP)理论和平面应变轴对称问题的柱形孔扩张基本方程,推导并给出一般黏性土中柱形孔扩张问题的应力场、应变场、位移场、塑性区半径和孔扩张压力。通过算例分析,探讨了土的剪胀因素、软化特性对孔扩张问题的影响程度。为了反映中主应力的影响,将本文解与基于Mohr-Coulomb破坏准则的解答进行了比较。计算结果表明,土的剪胀性和软化特性及中主应力对孔扩张问题的影响是显著的,基于Mohr-Coulomb破坏准则的孔扩张解答往往偏于保守。

关键词：剪胀应变软化推广的空间准滑动面理论柱形孔扩张弹塑性分析

CCL非线性吸附特性及孔隙率变化对污染物运移影响分析

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大连理工大学学报 2008年第4期48卷 557-563页

作者：张金利栾茂田杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

假设压实黏土衬里(compacted clay liner,CCL)中的孔隙在空间均匀分布,土颗粒表面可均匀吸附重金属离子或有机污染物,且可用Langmuir方程表示其非线性吸附特性,依据体积与质量关系,提出了土体因吸附污染物而引起的孔隙率降低的估算公式... 详细信息

假设压实黏土衬里(compacted clay liner,CCL)中的孔隙在空间均匀分布,土颗粒表面可均匀吸附重金属离子或有机污染物,且可用Langmuir方程表示其非线性吸附特性,依据体积与质量关系,提出了土体因吸附污染物而引起的孔隙率降低的估算公式.在饱和稳态和考虑土体孔隙率变化的条件下,建立了污染物一维运移的控制方程,在控制方程中,分别考虑垃圾降解效应、CCL、下卧有限厚度含水层等情况.应用所建立的控制方程对某一假想填埋场进行了数值计算与分析.变动参数计算与对比分析表明,因土颗粒对污染物的非线性平衡吸附所引起的孔隙率降低对污染物的运移具有显著的影响,污染物穿过CCL的能力显著下降.与不考虑孔隙率变化的情况相比,穿透曲线的峰值浓度降低近10%.考虑吸附引起的孔隙率变化情况下,线性吸附与非线性吸附对污染物运移影响规律相似.吸附强度参数K1和弥散系数对污染物运移影响较为显著.

关键词：孔隙率估算公式非线性平衡吸附 CCL 含水层穿透能力 Langmuir等温吸附线方程

堤坝非线性地震响应的离散型剪切条模型等价线性化方法

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岩石力学与工程学报 2006年第1期25卷 40-46页

作者：栾茂田李湛大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室

基于一维剪切梁计算模型,对堤坝非线性地震动力响应提出了改进的等价线性化方法。首先,考虑土的剪切刚度与阻尼的层状分布,建立了离散型剪切条计算模型,通过求解确定了堤坝的自振特性,基于黏线弹性模型给出了堤坝地震反应封闭形式的解答... 详细信息

基于一维剪切梁计算模型,对堤坝非线性地震动力响应提出了改进的等价线性化方法。首先,考虑土的剪切刚度与阻尼的层状分布,建立了离散型剪切条计算模型,通过求解确定了堤坝的自振特性,基于黏线弹性模型给出了堤坝地震反应封闭形式的解答,然后,将所得到的黏线弹性解答与等价线性化方法相结合,通过反复迭代使每层的模量和阻尼比与其自身的剪应变相协调,由此确定与堤坝非线性系统相等效的线性体系,并以所得到的地震响应作为非线性地震响应的近似解;最后,通过对算例的数值计算与分析论证了这种以剪切条模型为基础的堤坝非线性地震响应等价线性化方法的合理性。

关键词：岩土工程地震响应剪切条模型非线性分析等价线性化方法黏弹性模型