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地表土层破裂形态数值模拟

地震工程学报 2025年第1期47卷 41-49页

作者：徐龙军彭龙强谢礼立江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此... 详细信息

断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此,通过有限元方法对三种断层破裂错动后的土层地表形态进行数值模拟研究,重点探讨断层倾角以及土层厚度两个因素的影响,提取地表纵向变形、地表变形影响区宽度与位置、地表位错量、地表隆起区宽度以及地表隆起高度等关键工程参数。结果表明,随着断层倾角的减小,地表土层变形影响区的位置会向被动盘靠近,隆起区宽度和隆起高度也相应增大。受建模边界条件的影响,地表位错量呈边缘大中间小的分布情况。此外,还总结了土层厚度对相关参数的影响。

关键词：数值模型地表形态走滑破裂拉伸型破裂挤压型破裂

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深中通道最终接头预制推出工法力学分析

清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：冯楚乔刘入瑞宋神友金文良刘宇飞樊健生清华大学土木工程系深中通道管理中心清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了... 详细信息

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了深中通道最终接头预制推出工法各施工工序的力学特征。首先,阐述了深中通道最终接头预制推出工法的施工过程,明确了研究对象;其次,计算模拟了最终接头的各施工工况,结果表明,最终接头预制推出工法相关结构设计可靠,安全裕度充足;最后,针对最终接头水下推出过程中钢拉杆的特殊受力情况,进行了理论推导和有限元模型验证,结果表明,水下推出工序会出现钢拉杆内力分布不均情况。该文研究结果可为复杂条件下大型沉管隧道最终接头施工提供参考。

关键词：深中通道最终接头预制推出工法有限元分析

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时空降阶单元及其自适应分析初探

工程力学 2025年第1期42卷 10-19页

作者：袁驷袁全清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降... 详细信息

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降阶单元的解答。该文对这一研究进展做一简要介绍，并给出包括若干强迫振动以及移动荷载反应的典型算例以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

关键词：时空有限元弦振动方程降阶单元最大模自适应有限元法

来源：博看期刊评论

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黄河下游河道摩阻计算方法研究

水利学报 2025年

作者：侯琳张红武清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率... 详细信息

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率关系曲线及表达式。近期马睿在补充实测资料与分析归纳基础上,将ψ≤0.5的点群分布与原点据统一给出幂级数形式的糙率关系,即摩阻关系曲线。为克服该曲线的局限性,本文根据动床沙波形态随着水流强度大小而变化的物理图形,利用典型资料及新的试验点据,重新确定马睿摩阻曲线表达式中的系数,建立黄河下游动床摩阻关系曲线及其表达式。该表达式体现出接近静平床状态下沙波阻力未形成前水流阻力不大的实际情形,揭示了当水流强度由小增大时,床面会依次出现静平床、沙纹、沙波发展、消衰至动平床甚至逆行沙波的全过程。利用黄河下游2450组实测资料验证,结果表明,本文摩阻公式计算的水深与实测值颇为相近,相关系数达0.872,相对误差仅为16.3%。在此基础上,利用张红武流速分布公式替换对数流速分布公式,不仅避免了借助校正参数需多次试算方面的麻烦,还克服了对数公式在近底流区容易出现不合理数值的固有缺陷,进一步提高黄河下游摩阻计算的精度和使用价值。

关键词：水流阻力黄河下游糙率摩阻参数摩阻曲线水力参变数床面形态

渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变的进行呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致在高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

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弹性半平面中边界裂纹研究的新方法

计算力学学报 2007年第1期24卷 35-39页

作者：杨臻牛莉莎清华大学工程力学系教育部破坏力学重点实验室北京100084

讨论了载荷作用在裂纹面上的弹性半平面边界裂纹问题。研究以线弹性断裂力学为基础,采用复变函数方法以及Riemann-Hilbert(R-H)边值问题的一般理论,将问题分拆为含有限裂纹的全平面问题与无裂纹的半平面问题的叠加,计算得到裂纹尖端的... 详细信息

讨论了载荷作用在裂纹面上的弹性半平面边界裂纹问题。研究以线弹性断裂力学为基础,采用复变函数方法以及Riemann-Hilbert(R-H)边值问题的一般理论,将问题分拆为含有限裂纹的全平面问题与无裂纹的半平面问题的叠加,计算得到裂纹尖端的应力强度因子。与文献结果比较,该方法具有精度高的优点。

关键词：边界裂纹复变函数方法 Riemann-Hilbert边值问题应力强度因子

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纳米力学的兴起

机械强度 2005年第4期27卷 403-407页

作者：黄克智吴坚黄永刚清华大学工程力学系破坏力学教育部重点实验室北京100084 清华大学

纳米力学是研究纳米尺度材料、器件与结构的力学。近年它随着纳米技术的需要而兴起并发展。文中介绍作者所参与发展的基于原子势的连续介质方法,并用于分析碳纳米管的若干力学问题。结果与分子动力学的结果进行比较。

关键词：纳米力学碳纳米管连续介质方法分子动力学纳米尺度纳米技术力学问题原子势

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死区非线性系统物理参数的两步辨识法

清华大学学报（自然科学版） 2007年第11期47卷 2048-2051页

作者：曹学奇陆秋海清华大学工程力学系破坏力学教育部重点实验室北京100084

针对含非对称死区环节的非线性系统提出了一种基于Legendre多项式最佳平方逼近的两步辨识法。辨识时首先将非对称死区非线性恢复力用Legendre多项式近似,并用直接参数估计法辨识得到系统质量、阻尼等参数以及Legendre多项式系数;然后根... 详细信息

针对含非对称死区环节的非线性系统提出了一种基于Legendre多项式最佳平方逼近的两步辨识法。辨识时首先将非对称死区非线性恢复力用Legendre多项式近似,并用直接参数估计法辨识得到系统质量、阻尼等参数以及Legendre多项式系数;然后根据Legendre多项式最佳平方逼近系数与死区参数之间的关系估计出死区参数。仿真算例表明:在只测得带观测噪声的加速度和激励力数据的情况下,该方法仍能较好地辨识出死区宽度和斜率参数。

关键词：死区非线性系统辨识直接参数估计法 Legendre多项式

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应