复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。     

楔形环管片纵向接头对施工荷载力学响应研究

楔形环管片是盾构隧道曲线段的重要组成部分。以珠海-澳门轻轨某急弯隧道为例,利用ANSYS有限元软件计算了楔形环管片在不同管片幅宽、楔形量、隧道曲率半径、千斤顶压力等条件下管片纵向接头的受力情况,重点分析了管片环间接头的最大正负弯矩。研究结果表明:随着盾构隧道曲线半径减小,正负最大弯矩均增大,不同隧道转弯半径下,管片最大正负弯矩均随接头抗弯刚度的增大而增大;不论正负弯矩,均有管片幅宽越小最大弯矩越大的现象。不同管片幅宽下,管片最大正负弯矩均随接头抗弯刚度的增大而增大;曲线半径为150 m时,最大正弯矩基本随着千斤顶压力呈线性增大的趋势,最大约为1 180 k N·m。研究结果对今后的急弯盾构隧道管片设计有一定的指导意义。     

不同缝面形态下诱导缝开裂效果对比研究

一些采用径向扭缝的碾压混凝土拱坝工程中,出现了诱导缝周边坝体混凝土开裂而诱导缝本身未张开的现象,因此需定量分析不同空间形态缝面对诱导缝开裂的影响效果。根据碾压混凝土拱坝应力变化特点以及诱导缝开裂变化规律,本文拟定含不同缝面空间形态的有限大平板和圆筒拱坝算例,利用虚拟裂纹闭合法和Richard脆性断裂准则获取空间缝面等效应力强度因子,研究缝面应力强度因子随缝面夹角的变化规律;通过对归一化后的应力强度因子求倒数,获取不同缝面夹角条件下诱导缝等效强度的修正系数即缝面空间形态影响因子,以反映不同缝面空间形态下诱导缝开裂效果。研究表明,随着缝面夹角的不断增大,缝面越不容易张开,这就意味着缝面的等效强度在逐渐增大。因此,在实际碾压混凝土拱坝设计中,诱导缝应尽量采用竖向垂直缝布置;若要布置成径向扭缝,则缝面夹角最大不宜超过10°。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

黄土垂直和构造节理的几何差异性及拓扑学研究

黄土节理是地下水的赋存场所和运移通道,它们使土体破碎进而影响稳定性和强度,是各类地质灾害的构造基础,准确分析其发育特点和展布规律,是理解黄土频发灾害的关键步骤。通过现场调查、数理统计和拓扑分析,对陇西地区黄土进行系统研究。结果表明:①陇西地区主要发育优势走向为NNW、NWW和NE向的构造节理,这是受区域内走滑断裂带和逆倾滑断裂带影响的结果;②构造节理优势组的产状服从高斯正态分布,倾角多为60°~80°,垂直节理的产状随机分布、离散型较强;③2种节理的平均间距均较宽,张开度属“开裂”范围,延续性中等,但垂直节理的间距分布范围更集中,构造节理的张开度相比更小;④拓扑分析显示I型节点占主导,节理延伸过程易被中断,分支比处于3以下的低水平,该方法能更简单、直观地描述连通性。研究结果可以为新构造应力场恢复、掌握黄土节理发育基本规律、节理网络数值建模等提供基础数据。     

不规则基坑中地下连续墙围护结构的空间变形分析

把不规则形状基坑中的两侧铰接地下连续墙支护结构体系作为研究对象,考虑变形的空间因素,建立合理的简化模型支护体系的能量计算式,利用最小势能原理,推导出其侧向变形的解析计算公式,并分析了主要参数对位移的影响。工程实例验证该方法是可行的。     

有限厚度带键槽接缝单元及接缝对混凝土坝应力的影响

本文给出了有限厚度的带键槽三维实体接缝单元，它可以较好地反映接缝附近的应力和接触条件。文中分析了接缝的初始间隙问题，分析结果表明，经过灌浆以后，由于浆体收缩而产生的初始间隙是很小的，一般可以忽略。文中还分析了灌浆质量对坝体应力的影响，分析结果表明，只要浆体灌进了接缝，虽然浆体质量差一些，带有键槽的接缝对坝体应力和变形的影响是很小的。本文最后分析了横缝不抗拉对拱坝应力的影响，分析结果表明，这个问题与横缝受拉深度a和横缝间距L的比值a/L有关，a/L越大，横缝不抗拉对坝体应力的影响越大，此外，还与坝体厚度及气候条件有关。     

预制节段拼装预应力混凝土箱梁胶接缝抗剪性能研究

由于节段间接缝的影响,导致预制节段预应力混凝土箱梁接缝处抗剪机理与连续整跨梁存在较大差异,在计算抗剪承载力时无法直接应用整跨梁抗剪计算公式。首先对节段拼装箱梁接缝处的抗剪机理进行分析,得到影响计算抗剪承载力的关键参数;其次在已有计算公式的基础上,考虑混凝土立方体抗压强度和接缝处键齿数等参数的影响,提出适用于这种抗剪承载力的计算公式;最后将提出的计算公式与试验数据对比,表明该计算公式中的参数物理意义明确,计算精度较高,为预制节段拼装预应力混凝土箱梁结构的设计及应用提供了一定理论基础。     

渗漏溶蚀作用下碾压混凝土层(缝)面抗剪强度衰减规律试验研究

采用硝酸铵溶液循环浸泡的方式加速并模拟碾压混凝土层(缝)间渗漏溶蚀过程,应用直剪法测试抗剪强度,研究了溶蚀对混凝土层(缝)面抗剪强度的影响。结果表明,碾压混凝土层(缝)间渗漏溶蚀沿着缝面的法向逐渐向两侧混凝土的内部延伸,缝面溶蚀深度,即溶蚀前锋线至缝面的距离,用酚酞指示剂+电子探针线扫描技术测定,与钙离子累计溶出量呈线性关系,可以定量表征溶蚀程度。渗漏溶蚀引起缝隙两侧混凝土的孔隙率增大,微观结构变差,混凝土层(缝)面摩擦系数、黏聚力下降,但下降速率逐渐降低,衰减规律遵循牛顿冷却定律。试验数据拟合表明,基于牛顿冷却定律建立的以缝面溶蚀深度为自变量的抗剪强度衰减模型能够很好地反映碾压混凝土层(缝)面抗剪强度变化规律。     

基于CenterNet的跑步姿态鉴别系统的设计

为了改善目前大众跑步姿势普遍不规范的现状,提出了一种基于CenterNet的跑步姿态鉴别系统。首先,通过截图、拍照的方式自制数据集,并对数据集进行清洗、标注和分析,消除数据无关信息与简化数据。其次,引入多尺度通道注意力机制与添加十字星变形卷积2种方式改进CenterNet算法模型,将动作图像转化为数字信息和特征向量,并以此为基础,利用KNN（K-nearest neighbors）算法对跑步姿态类型进行分类。最后,与经典模型方案进行对比,验证改进CenterNet算法鉴别系统的有效性。结果表明：改进的CenterNet模型的精确率与召回率都有所提升,其参数量与计算量降低。所提算法模型能够对大多数不良姿势作出及时、准确反馈,有效帮助跑步爱好者发现问题,从而改善跑步姿态、提高运动效率、预防伤病。