本項目以“5.12”四川汶川地震后我國廣大地震液化地區的防震減災需求為背景，鑒于當前缺乏對飽和砂土液化后流動特性的認識，開展基于流體力學理論的飽和砂土液化后流動特性試驗研究，分析液化后砂土的流體類型，建立流動本構模型和大變形分析方法。 （1）基于流體力學中的落球試驗原理，設計了一套可以測定液化后砂土流動特性的小型振動臺試驗裝置。進行了一系列液化砂土流動特性試驗，試驗中考慮了鋼球的直徑、運動的速度、砂土的超孔壓比的影響。試驗結果表明，在零有效應力狀態下，液化砂土也呈現出剪切稀化非牛頓流體的特性，在非零有效應力狀態下，液化后砂土的表觀動力粘度隨著孔壓比的降低而逐漸增大。試驗結果與空心圓柱試樣的飽和砂土液化后大變形扭剪試驗結果相一致，證實了液化砂土是一種非牛頓流體的結論。 （2）根據砂土液化后在零有效應力狀態下是剪切稀化非牛頓流體的特點，用冪律函數擬合了零有效應力狀態下的剪應力‐剪應變率關系；在非零有效應力狀態下，砂土的表觀動力粘度是超孔壓比的單值函數，用冪律函數來描述表觀動力粘度的對數與超孔壓比之間的關系，得到了液化后砂土的流動本構模型，并利用廣義剪應力和流動剪應變率的概念將流動本構模型推廣到三維情形。 （3）將零有效應力狀態下的液化后流動本構模型在FLAC3D中進行了開發實現，生成了可以描述砂土液化后流動狀態下變形的Liquefy模型，并基于FLAC3D建立了液化流動大變形的簡化分析方法。利用該簡化方法對小型振動臺的液化變形試驗進行了模擬，結果表明液化層水平位移主要發生在液化開始的前一段時間，隨著液化時間的增長，變形發展的速率逐漸減小。數值模擬結果與Towhata進行的振動臺試驗結果相一致。 （4）基于本項目得到的液化后流動特性本構模型，對FLAC3D中的Finn模型進行改進，使其能夠考慮液化后零有效應力狀態及非零有效應力狀態的流動特性，生成了可以反映液化狀態下砂土的流動變形以及液化后土體強度的恢復建立了耦合的PL-Finn模型，并建立了液化后大變形的完全耦合非線性動力分析方法。對日本阪神地震中Kobe沉箱式碼頭的震害現象進行了數值模擬，計算結果表明，沉箱后側的回填砂土在地震作用過程中發生了大面積液化，使得沉箱發生了較大的水平位移和沉降，計算結果同震害調查的結果基本一致，從而驗證了本項目開發的PL-Finn模型在復雜巖土工程分析中的適用性。

本項目以5.12四川汶川地震后我國廣大地震液化地區的防震減災需求為背景，鑒于當前缺乏對飽和砂土液化后流動特性的認識，開展基于流體力學理論的飽和砂土液化后流動特性試驗研究，分析液化后砂土的流體類型，建立流動本構模型和大變形分析方法。首先，利用自行設計的試驗裝置，開展飽和砂土液化后流動特性試驗，得出零有效應力狀態和非零有效應力狀態下砂土的流動變形規律；然后基于流體力學理論，建立飽和砂土液化后流動本構模型，并確定液化后砂土的流體類型；再將建立的流動本構模型開發到巖土工程專業程序FLAC3D中，根據典型震害的模擬，對模型進行驗證和修正，最終建立正確、有效的飽和砂土液化后流動大變形分析方法。研究成果將豐富并創新地震液化機理和變形分析理論，對闡明飽和砂土液化后的流體類型、揭示液化后流動大變形規律具有重要的理論意義，對我國廣大地震液化地區的防震減災工作具有重要的社會意義和實用價值。

采用中型三軸儀，設計了適合研究飽和砂礫料液化后靜力再加載的變形特性的試驗方法，考察了相對密度、初始有效固結壓力、液化安全率和循環動應力比等因素對飽和砂礫料液化后靜力再加載變形特性的影響。結果表明：飽和砂礫料液化后靜力再加載時其應力～應變關系與未經振動荷載作用的試樣明顯不同，可分為三個階段：模量恢復段、模量穩定段和塑性流動變形階段。相對于飽和砂土而言，砂礫料液化后不存在很大應變范圍內抗剪強度近乎為零的現象。提出了確定液化后靜力再加載試驗曲線特征物理量的方法，該方法避免了確定特征物理量的隨意性帶來的主觀誤差，保證了物理量之間關系分析的準確性。基于試驗結果，建立了可綜合考慮初始有效固結壓力、液化安全率和抗液化應力比等影響因素的飽和砂礫料液化后靜力再加載應力～應變關系的三直線模型，并給出了參數確定方法。將模型添加到有限元程序中，對理想砂礫料壩進行了液化后變形分析，驗證了模型的數值分析可行性。 2100433B

本書是一本系統介紹水泵與泵站流動理論、分析方法和最新研究成果的著作。內容包括水泵與泵站粘性流動基本解法、三維造型和網格生成技術、瞬態流動與多相流動計算模型、流固耦合理論和分析方法。本書內容實用、重點突出、結構新穎、圖文并茂。所有成果均來自于作者多年從事水泵與泵站教學和科研實踐，算例全部選自實際泵站工程。對指導水泵設計、優化泵站結構、評估現有泵站性能，具有重要參考價值。

本書適合于流體機械、水利工程、城市給排水工程、化工工程、能源動力工程等領域的科研人員和工程技術人員參考，也適合作為高等院校水利類、能源動力類和流體力學類專業本科生和研究生教學參考書。

本書獲得國家科學技術學術著作出版基金資助項目的資助。

砂礫料具有滲透系數較大、壓縮性低、抗剪強度和變形模量高以及施工易壓實等諸多優良工程特性，因而被廣泛應用于人工填海、大壩填筑和高速公路的路基填筑。以往液化后問題的研究主要是針對飽和砂土和粉土進行的，對于砂礫土液化后變形與強度特性的研究尚不多見。本項目擬運用自行研制的高精度中型動三軸儀，研究飽和砂礫土液化后單調加載變形與強度特性。以強度恢復轉折點應變、不同階段模量和殘余強度為著力點，總結飽和砂礫土液化后變形與強度發展的宏觀規律；采用顆粒流方法對三軸試驗進行數值模擬，研究砂礫土液化后單調加載過程中顆粒的接觸、旋轉、滑移、重組以及孔隙水壓力的演化規律，探明飽和砂礫土液化后變形的細觀機理；建立飽和砂礫土液化后實用非線性應力應變模型，借鑒商用液化后變形分析程序ALID的思路，將本項研究建議的飽和砂礫土液化后應力應變模型引入課題組自行開發的有限元程序中，為砂礫土場地和地基的地震液化后應力變形分析提供依據