凍土地基橋涵基礎(chǔ)熱穩(wěn)定性數(shù)值分析

公路建設(shè)過程中常遇到軟土地基,而軟土地基的穩(wěn)定性直接決定了公路的安全性。結(jié)合實(shí)際工程,開展不同加載速率和地基處理方式對軟土地基變形的影響的研究,結(jié)果表明:地基變形速率大不一定代表地基土體處于危險(xiǎn)狀態(tài),地基變形速率小也不一定代表土體整體穩(wěn)定安全,簡單的通過地基變形速率對地基穩(wěn)定性進(jìn)行判斷并不合理,需要綜合考慮多種因素進(jìn)行判斷;不同的加載速率對軟土地基的變形速率有著顯著影響,等速加載和不等速加載方式不宜采用相同變形速率控制指標(biāo),在實(shí)際工程中應(yīng)綜合考慮土體特性及工程情況進(jìn)行分析;不同的地基處理方式對軟土地基的穩(wěn)定性有重要影響,地基的排水性能好,能顯著提升軟土地基的穩(wěn)定性;排水地基和不排水地基的穩(wěn)定性也不宜采用單一的變形速率控制指標(biāo)進(jìn)行評定。研究成果可以為軟土地基堆載工程監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)。

滲流穩(wěn)定是堤防工程安全的關(guān)鍵問題之一。介紹了滲流穩(wěn)定分析的數(shù)值分析方法,并結(jié)合工程實(shí)例對堤防工程穩(wěn)定流進(jìn)行滲透穩(wěn)定性數(shù)值分析,重點(diǎn)比較與評價(jià)樁基施工前后的滲流性狀。計(jì)算結(jié)果表明,樁基礎(chǔ)建設(shè)后土層最大滲透坡降均較建設(shè)前稍有所增大,但均未超過上層覆土層粉質(zhì)黏土的臨界滲透坡降(0.4～0.5),不會造成堤防滲透破壞。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,地下工程項(xiàng)目越來越多,特別是隧道開挖工程。由于我國地形地質(zhì)條件復(fù)雜多樣,在開挖前必須對隧道周圍地質(zhì)條件進(jìn)行分析和評估,減少安全隱患。文章以巖溶區(qū)隧道開挖為例,針對在巖溶區(qū)開挖隧道會產(chǎn)生的不良效果,通過運(yùn)用國際上著名的大型巖土工程計(jì)算軟件flac3d,快速分析出溶洞在隧道不同位置時會產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變,通過討論和計(jì)算最終得出當(dāng)巖溶區(qū)存在于隧道周圍時,應(yīng)考慮偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響,并加強(qiáng)隧道邊墻的支護(hù)。

巖體隧道的側(cè)壓力系數(shù)是評價(jià)圍巖拱頂穩(wěn)定性的重要參數(shù)。該文結(jié)合工程實(shí)例,運(yùn)用有限差分軟件flac3d建立隧道數(shù)值模型,對11種側(cè)壓力系數(shù)作用下直墻圓拱隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬,分析圍巖的側(cè)壓力系數(shù)λ∈[0,1]變化過程中拱頂巖體的應(yīng)力場與位移場的變化規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)λ0.38時,拱頂圍巖的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力都是壓應(yīng)力。圍巖的側(cè)壓力系數(shù)λ由0~1變化時,拱頂圍巖分別經(jīng)歷了雙向受拉,拉壓共存和雙向受壓3種狀態(tài),拱頂最終沉降值隨著圍巖的側(cè)壓力系數(shù)λ的增大而減小。

土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性數(shù)值分析——邊坡土體的剪切破壞實(shí)質(zhì)是土的結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)變化的最終形式。針對兩種損傷的定義，給出了損傷變量和損傷演化方程，同時可用損傷力學(xué)定義邊坡的安全系數(shù)為極限損傷與最大損傷變量之比，結(jié)合概率分布可計(jì)算出安全系數(shù)，并給...

針對多年凍土區(qū)路基路面病害多發(fā)的現(xiàn)狀,從路面材料入手,對水泥混凝土和瀝青兩種路面下路基溫度場的變化規(guī)律進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,在計(jì)算高度范圍內(nèi),對于8.5m路面寬幅的路基來說,瀝青路面下的最大融深大于混凝土路面下的最大融深,尤其在路基高度較低時兩種路面下的融深差異更大。最大融化深度和最大融化深度發(fā)展速率均與路基高度和路面寬幅有緊密關(guān)系,通過研究可以提出有效的措施來保持路基熱穩(wěn)定性,從而減少路基路面病害的發(fā)生和公路的運(yùn)營成本,為今后類似工程提供參考。

為研究復(fù)雜采空區(qū)的穩(wěn)定性,在前期現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場原巖應(yīng)力測定、室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)及巖體力學(xué)參數(shù)工程處理的研究基礎(chǔ)上,應(yīng)用現(xiàn)代仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),采用flac3d方法對龍橋鐵礦空區(qū)形成過程及采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行模擬計(jì)算和預(yù)測分析,研究表明:采空區(qū)形成后,空區(qū)四周各角隅處首先達(dá)到極限剪切破壞狀態(tài),隨著采空區(qū)的增大,角隅處破壞區(qū)域逐步延深擴(kuò)大,頂板中央拉應(yīng)力分布逐漸明顯,最終變?yōu)槔瓚?yīng)力破壞;采場周邊圍巖位移最大,往外距離開挖邊界越遠(yuǎn),圍巖位移就越小,且采場上盤圍巖位移比下盤圍巖要大得多,圍巖移動方向均指向采空區(qū);在采場頂板以上形成圍巖移動位移等值拱;采空區(qū)頂頂中央點(diǎn)下沉量最大,向空區(qū)側(cè)面急劇降低,空區(qū)以外點(diǎn)的下沉量變化較小,且距空區(qū)越遠(yuǎn)下沉量越小;采空區(qū)一半高度的水平斷面上圍巖以垂直向下位移為主.

順層巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受到多種因素影響.針對坡腳縱向開挖因素,采用有限差分軟件flac3d對開挖過程邊坡穩(wěn)定性變化進(jìn)行數(shù)值模擬分析.模擬結(jié)果表明,坡腳縱向開挖長度較小時,位移計(jì)算收斂;小幅度擴(kuò)大縱向開挖長度時,由于邊坡周圍巖體的約束作用,不會發(fā)生沿層面的滑動;當(dāng)開挖長度接近臨界值時,邊坡位移將由蠕變發(fā)展到滑移.計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際吻合較好,可為類似施工建設(shè)提供理論參考.

結(jié)合廣樂高速公路長基嶺隧道施工工程,利用有限差分軟件flac3d對2條隧道之間巖體中含有溶洞情況下的隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明:隧道開挖后,隧道圍巖分別向隧道內(nèi)和溶洞內(nèi)變形,且變形幅度隨著溶洞尺寸的增大普遍變大;隧道圍巖塑性區(qū)分布位置和范圍隨著溶洞尺寸的不同出現(xiàn)明顯的變化;隧道底部圍巖由于拉應(yīng)力的出現(xiàn)可能使圍巖產(chǎn)生過大的變形和巖體破壞,對其穩(wěn)定性要給予特別的重視。所得結(jié)論可為同類隧道的設(shè)計(jì)、施工和研究提供有益的借鑒和參考。

主要對平底隧道和仰拱隧道二者的圍巖受力和隧道周圍位移進(jìn)行對比分析,得到以下結(jié)論:開挖過程中兩種隧道模型最大壓應(yīng)力值存在差別,且上臺階開挖要比下臺階開挖時最大壓應(yīng)力值要大；開挖過程中仰拱隧道的最大拉應(yīng)力一直略小于平底隧道,說明施加仰拱對圍巖整體受力較好；隨著隧道開挖步的進(jìn)行,兩種隧道模型均呈現(xiàn)出拱頂沉降和拱底隆起位移增長的趨勢,且仰拱隧道拱頂沉降值一直略大于平底隧道,而仰拱隧道拱底隆起值一直略小于平底隧道；兩種隧道模型上拱墻豎向沉降基本一致,而仰拱隧道底部隆起位移均小于平底隧道,且仰拱隧道隆起位移最大值要比平底隧道小6.78%,這與仰拱隧道底部圍巖和襯砌的\"拱作用\"有關(guān)。實(shí)際工程中應(yīng)綜合考慮各方面進(jìn)行方案選取。

結(jié)合具體工程實(shí)例,采用flac3d建立某巖質(zhì)高邊坡模型,分析了卸荷裂隙對邊坡穩(wěn)定性的影響以及不同連通率條件下,卸荷裂隙對邊坡位移、應(yīng)力及塑性區(qū)的影響規(guī)律,并得出結(jié)論。

地下氣庫的圍巖穩(wěn)定性關(guān)系到地下氣庫的安全與使用。影響地下洞室穩(wěn)定的因素很多,解析法雖然可以得到精確解,但是只能針對圓形洞室。而數(shù)值計(jì)算方法可以計(jì)算各種情況下圍巖的應(yīng)力、變形、塑性分布等情況。利用有限元分析軟件分析了洞室形狀對圍巖穩(wěn)定性的影響,確定了合理的洞形;討論了圍巖應(yīng)力應(yīng)變隨深度的變化規(guī)律,以及不同的支護(hù)類型對圍巖變形的影響,確定了經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)類型。最終為該地質(zhì)條件下的洞室圍巖穩(wěn)定設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

采用有限元方法，討論分析邊坡開挖過程中的變形特征，以及邊坡的穩(wěn)定性。研究表明，開挖邊坡坡肩轉(zhuǎn)角點(diǎn)先上后下的變形特點(diǎn)，以及揭示了開挖底部的變形規(guī)律以及邊坡穩(wěn)定性與開挖深度的變化關(guān)系：潛在滑動面呈勺子狀或貝殼狀。對此類工程的建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

本文詳細(xì)介紹了影響仿古磚熱穩(wěn)定性的主要因素,提出了提高坯、釉適應(yīng)性的相應(yīng)措施。

為判定礦山地下采礦巷道圍巖穩(wěn)定性,得出較為可靠的結(jié)果,文中運(yùn)用flac3d有限差分軟件對采礦巷道進(jìn)行模擬計(jì)算,得出在有支護(hù)和無支護(hù)條件下的變形值;根據(jù)《采礦設(shè)計(jì)手冊》中的變形量的上限值,判定采礦巷道圍巖在沒有支護(hù)的條件下是穩(wěn)定的,不需要進(jìn)行支護(hù)。

以唐山古冶分公司新建11#樓下伏采空區(qū)為例,采用離散元方法程序3dec對采空區(qū)上方建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析。根據(jù)勘查獲得采空區(qū)分布范圍和采空區(qū)巖層信息,運(yùn)用由整體到個體的方法建立3d計(jì)算模型,分析不處理和處理情況下采空區(qū)的穩(wěn)定性。通過模擬計(jì)算,在不處理的情況下,監(jiān)測點(diǎn)沉降量約為20cm;在模擬注漿充填體的物理特征來處理采空區(qū)的情況下,監(jiān)測點(diǎn)沉降量約為3.5cm。模擬結(jié)果表明,采空區(qū)處理后,沉降量在建筑物允許沉降范圍之內(nèi),為施工采取相應(yīng)措施提供了理論依據(jù)。

礦山開采時,不同的施工工藝會形成不同程度的采空區(qū)和崩落空區(qū),可能引起地表開裂和下沉,導(dǎo)致地面建筑物陷落、倒塌及礦區(qū)地震等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。分別對岷縣寨上金礦采場采用充填采礦法和空場采礦法,借助ansys有限元計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,確定最佳的施工方案。計(jì)算結(jié)果表明:充填采礦法可以有效減少采場地壓,支撐圍巖,減緩采后空區(qū)圍巖的移動和破壞。

介紹了廣義gibson地基上的路堤穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算方法,通過大型有限元軟件abaqus對其進(jìn)行了分析,提出了廣義gib-son強(qiáng)度折減數(shù)值計(jì)算在abaqus中的實(shí)現(xiàn)途徑,并對地基非均質(zhì)性系數(shù)m取不同值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析,得到該地基上的路堤邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的變化規(guī)律,其分析結(jié)果對路堤邊坡的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

鎮(zhèn)江市蛋山堆山工程是在原蛋山廢棄采石場地基上,采用建筑垃圾堆筑起一座具景觀功能的新蛋山,堆土厚度最大達(dá)50m,該工程西側(cè)地基中分布有厚度較大的軟土層,勘察試驗(yàn)結(jié)果表明該軟土層強(qiáng)度低,壓縮性高,對新山體的變形和穩(wěn)定性有很大的影響。本文以該工程為例,采用數(shù)值分析法對軟土地基上人工堆山邊坡的變形和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,計(jì)算時對堆土施工過程中4個階段的巖土體變形和孔隙壓力變化進(jìn)行了模擬。分析結(jié)果表明:地基土層和地下水對人工邊坡穩(wěn)定性影響較大,隨堆土高度增大,坡體內(nèi)超孔隙壓力值和增長幅度、土體位移均不斷增大。潛在滑動面附近超孔隙壓力增大最大可達(dá)150kpa,引起土體中有效應(yīng)力降低,不利于邊坡穩(wěn)定,竣工1a后孔隙壓力消散最大可達(dá)71%,消散速度較慢,土體固結(jié)變形穩(wěn)定將至少需要1a以上時間。竣工時,原地表最大水平位移為91.2cm,最大垂直位移量為38.3cm,位于堆土厚度較大的8號監(jiān)測點(diǎn)。工后邊坡變形穩(wěn)定后,堆土體內(nèi)部自身壓縮沉降量約為70cm?？⒐ず髱r土體最大位移位置位于人工山體中部,巖土體中將發(fā)生一定的差異變形,不利于邊坡穩(wěn)定。最后采用有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算得到邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.28,與極限平衡法計(jì)算結(jié)果接近,表明本文計(jì)算結(jié)果可靠,可以作為工程設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)。

利用flac~(3d)軟件對張家灣鐵礦地下選廠硐室開挖和支護(hù)過程進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,得出硐室圍巖松弛區(qū)范圍、監(jiān)測點(diǎn)的位移變化規(guī)律及支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力值。結(jié)合硐室穩(wěn)定性經(jīng)驗(yàn)判據(jù),對硐室支護(hù)前和支護(hù)后進(jìn)行了穩(wěn)定性的量化判定,可為硐室開挖和支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供參考。

通過對海棲熱袍菌熱穩(wěn)定性木聚糖酶b的結(jié)構(gòu)模擬,發(fā)現(xiàn)它有f/10木聚糖酶家族典型的(β/α)8折疊桶結(jié)構(gòu).分析其二級結(jié)構(gòu)含量,發(fā)現(xiàn)α-螺旋中氨基酸含量最多,占總氨基酸量的43%,是酶穩(wěn)定性的一個重要原因;折疊片結(jié)構(gòu)含量占總氨基酸量的16.8%,這些成分構(gòu)成了酶的活性中心位點(diǎn)和底物結(jié)合部位,為研究熱穩(wěn)定性木聚糖酶奠定了基礎(chǔ).同時將模擬結(jié)構(gòu)同后來用x-射線測定結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較,對于結(jié)構(gòu)模擬有重要參考價(jià)值.

通過rfpa方法考慮巖石材料的細(xì)觀非均勻特性,對深埋硬巖隧洞全斷面一次開挖和分?jǐn)嗝娑啻伍_挖進(jìn)行數(shù)值模擬分析,直觀呈現(xiàn)隧道圍巖破裂面位置與形態(tài)漸進(jìn)破壞誘致失穩(wěn)的演化全過程,并與現(xiàn)場破壞情況對比研究,旨在揭示兩種不同施工過程中應(yīng)力演化、位移擴(kuò)展、能量釋放多個特征方面對圍巖穩(wěn)定性的影響及其破壞機(jī)制。數(shù)值模擬結(jié)果表明,隧洞圍巖穩(wěn)定性采用分?jǐn)嗝娑啻伍_挖優(yōu)于全斷面一次開挖方式,為應(yīng)對1#引水隧洞tbm掘進(jìn)到錦屏山核部強(qiáng)巖爆風(fēng)險(xiǎn),排引2#橫通道往西洞段采用鉆爆法超前實(shí)施導(dǎo)洞方案為最佳。雖然分?jǐn)嗝骈_挖可以顯著地降低圍巖破壞風(fēng)險(xiǎn),但不能徹底排除多次擴(kuò)挖過程中圍巖大塌方的情況,則建議這些洞段直接鉆爆擴(kuò)挖到位,讓tbm步進(jìn)安全通過為宜。同時深埋硬巖\"城門型\"隧道的破壞機(jī)制是來自側(cè)壁破壞為主而拱形部位不存在壓力拱破壞,與淺埋隧道的破壞在拱頂?shù)钠茐臋C(jī)制有明顯區(qū)別,對認(rèn)識隧道破壞機(jī)制有重要意義。