南水北调中线工程特大型预应力矩

针对南水北调中线工程流量大、水头损失小、跨度大、荷载大的超大型渡槽结构，建议使用预应力结构，提出了钢绞线的布置情况和模拟技术，并采用有限元技术进行三维空间计算，比较渡槽施加预应力前后的受力特性。计算表明：超大型渡槽具有明显的三维受力性能，使用一般平面梁板结构模型受力不明确；使用预应力技术可以满足抗渗抗裂要求。     

重力坝深层抗滑稳定的体系可靠度分析

对于重力坝双斜面深层抗滑稳定,采用一次二阶矩法和等效线性化计算了滑动体、抗力体及体系的抗滑稳定可靠指标;赋予安全系数广义的含义,采用蒙特卡罗法计算重力坝双斜面深层抗滑稳定的体系可靠指标,并与一次二阶矩法和等效线性化计算的体系可靠指标作了比较,探讨了可靠度分析法与安全系数设计法之间的联系.结果表明,安全系数设计法中,一个粗略的安全系数不能真实、准确地反映重力坝深层抗滑稳定的安全度水平,建议结合可靠度分析法和安全系数设计法,在安全系数设计法中引入分项系数,采用广义的安全系数,可供重力坝设计规范修订时参考.     

基于智能磁性石块埋入的边坡深部变形失稳监测模型

针对边坡深部变形失稳监测存在服役环境恶劣、传感器布设困难等问题,提出基于智能磁性石块的边坡变形失稳监测方法,研制智能磁性石块及全张量磁场梯度传感器,发展基于智能磁性石块的边坡变形监测的简化磁测算法,通过智能磁性石块的位移变化反演边坡失稳过程。采用铝合金模型槽、分离式千斤顶和力传感器建立滑坡模拟系统,通过推移加载方法模拟边坡滑动。试验结果表明,当推力为2 500 N时,通过菲林软尺测得的6个特征点的水平位移与推力的曲线关系发生突变,当推力在2 500至3 100 N时,6个特征点的水平位移增加幅度迅速提高,发生失稳破坏。当推力为2 500 N时,智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移与推力的曲线关系存在拐点,此后智能磁性石块至参考点的距离、智能磁性石块的水平位移均大幅度变化。智能磁性石块至参考点的相对距离、智能磁性石块的位移等均可反映边坡变形演化并可进行失稳评价,且与菲林软尺传统的监测结果趋势基本一致。可为磁测在边坡深部变形监测的进一步研究和应用提供参考。     

重庆紫色土抗侵蚀能力的粒组效应研究

严重的水土流失导致不同粒径的土壤颗粒流失,改变了土壤的抗侵蚀能力。为研究粒组缺失对土壤抗侵蚀能力的影响,以重庆地区紫色土为对象,采用去掉某一粒组颗粒后的土壤作为试验用土,重塑制样进行控制围压与吸力的三轴试验。基于试验所得黏聚力c、内摩擦角φ等强度指标,分析土壤侵蚀机理。结果表明:(1)相对于无粒组缺失的试样,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样内部颗粒间表面摩擦力和咬合力更大,缺失较小粒径(0.25 mm以下)的土壤颗粒间表面摩擦力和咬合力较低;(2)随着围压的增大,土壤抗侵蚀能力均得到显著提高,缺失较大粒径(0.25mm以上)的试样级配良好,压实性好,抗侵蚀能力提高的比例更大;缺失较小粒径(0.25 mm以下)的试样级配不良,不易被压实,抗侵蚀能力提高的比例相对较小;(3)颗粒级配不同的土体在固结剪切中会形成悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-孔隙结构,且抗侵蚀能力大小排序为骨架-密实结构悬浮-密实结构骨架-孔隙结构,且当黏聚力大于10 kPa时,影响土壤抗侵蚀能力的主要是土壤的内摩擦角;(4)通过灰色关联法分析发现,中值粒径d_(30)与黏聚力c、内摩擦角φ值关联度较大,有效粒径d_(10)与c、φ值关联度较小,并且不均匀系数Cu、曲率系数Cc、限定粒径d_(60)、d_(30)、d_(10)均对土壤抗侵蚀能力有显著影响。研究结果可以为重庆紫色土地区浅层滑坡和水土流失发生机理的研究提供试验数据和科学依据。     

基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法

针对桥墩局部冲刷监测存在服役环境恶劣、传感器需粗放式布设等特点,提出基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法。桥墩局部冲刷监测系统,包括磁性标签石块和磁力梯度仪。磁性标签石块采用磁性标签浇筑成混凝土石块,通过运动自由度缩减的方式,避免了基于优化搜索的磁场梯度反演中的非线性和不适定性的问题,采用磁场梯度反演磁性标签石块的三维运动,实现桥墩局部冲刷的动态监测。在磁性标签石块的模拟定位试验中,最大误差为0.2 m,最大相对误差为5%,满足桥墩局部冲刷监测的要求。磁场梯度、磁场梯度张量不变量及张量的模量均与冲刷位移场高度相关,可直接用于冲刷监测的早期预警。     

基于磁场梯度张量的拉索断丝监测方法

针对目前兴起的拉索损伤磁记忆检测方法易受环境干扰磁场影响的问题,基于磁场梯度张量和磁荷面积分理论研究拉索断丝监测方法,推导拉索钢丝的磁场梯度计算公式,提出拉索断丝位置和断丝数量的判定方法,并采用磁场试验进行对比验证。为了验证试验的可重复性,对于每一种测试工况均设定了两组试验。理论计算表明,3个方向的磁感应强度沿拉索长度方向的磁场梯度（Bxz,Byz和Bzz）曲线均在断丝位置（500 mm）出现突变,一束拉索中断丝2根与断丝1根时3个磁场梯度曲线突变处包围的面积的比值的平均值约为2。磁场试验结果表明,断丝位置为496 mm,与实际断丝位置（500 mm）的误差为0.8%,通过2次测量,一束拉索中断丝2根与断丝1根时3个磁场梯度曲线突变处包围的面积的比值的平均值约为2。2次测量结果的差别极小,验证了试验的可重复性和可靠性。实际工程中,取3个磁场梯度判断的断丝数量的平均值,可以有效减小三轴磁传感器探头位置带来的误差。该研究为拉索断丝监测提供了理论依据,且有效排除了环境磁场干扰。     

南水北调中线工程特大型预应力矩形渡槽的有限元计算

针对南水北调中线工程流量大、水头损失小、跨度大、荷载大的超大型渡槽结构,建议使用预应力结构,提出了钢绞线的布置情况和模拟技术,并采用有限元技术进行三维空间计算,比较渡槽施加预应力前后的受力特性.计算表明:超大型渡槽具有明显的三维受力性能,使用一般平面梁板结构模型受力不明确,使用预应力技术可以满足抗渗抗裂要求.     

基于位移变化率和强度折减有限元的边坡失稳判定方法

采用强度折减有限元法计算边坡稳定时,以变形为基础的失稳判据具有显著的物理意义和工程意义。该文采用变步长的折减方法,基于位移变化率-强度折减系数曲线的转折突变作为失稳判据,并研究特征点的敏感性及选取范围。计算结果表明,当折减系数为1.42时,坡顶水平位移变化率、竖向位移变化率和总位移变化率均发生急剧性的转折。与位移相比,位移变化率-强度折减系数的曲线存在明显的转折突变,可更准确、明显地判断边坡稳定的安全度。至坡顶一定距离范围内的特征点,如位于非塑性区域且非滑动土体时,其位移变化率-强度折减系数的曲线发生转折突变,但曲线在转折点附近存在振荡现象。通过位移变化率计算得到的54个安全系数,平均值为1.420,变异系数为0.005 3,不同特征点根据水平位移变化率、竖向位移变化率和总位移变化率得到的安全系数基本一致。当特征点至坡顶的距离≤1倍坡高时,特征点的位移12 mm,且位移变化率均较大,此时特征点对位移变化率较敏感;当特征点至坡顶的距离1倍坡高时,特征点位移在5~18 mm之间,但位移变化率大幅度降低,此时特征点对位移变化率的敏感性大幅度降低。考虑边界约束的影响及特征点的敏感性,建议特征点的选取范围为:与坡顶距离为1倍坡高的范围。