巖石類非均質(zhì)脆性材料破壞過程的數(shù)值模擬

非均勻土體受壓破壞數(shù)值模擬——根據(jù)土體顆粒大小的非均勻性，將顆粒之間的接觸關(guān)系視為符合庫侖條件，采用顆粒狀離散元對恒速加栽條件下土體的崩塌破壞過程及其力場、速度場的演化規(guī)律進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，土體內(nèi)因顆粒間分離而形成的宏觀裂縫帶是破壞坍塌的...

非均質(zhì)儲油氣層巖石滲透率的數(shù)值反演——為在室內(nèi)測量和解釋非均質(zhì)巖石滲透率，根據(jù)全巖芯分析裝置的測試數(shù)據(jù)和描述流體在非均質(zhì)介質(zhì)中一維不穩(wěn)定滲流的數(shù)學(xué)模型，建立了計算非均質(zhì)儲油氣層巖石滲透率的自動擬合模型，并利用伴隨函數(shù)和伴隨方程計算目標(biāo)函數(shù)的梯...

采用數(shù)值流形方法對巖質(zhì)邊坡的變形破壞過程進(jìn)行了模擬。與擴(kuò)展有限元xfem不同的是,數(shù)值流形方法通過不連續(xù)面切割數(shù)學(xué)覆蓋后所生成相互獨(dú)立的物理覆蓋來形成流形單元。為了模擬巖體材料連續(xù)-非線性破壞時的過渡過程,本次引入粘結(jié)裂紋擴(kuò)展計算模型以及帶抗拉強(qiáng)度的mohr-coloumb準(zhǔn)則判斷巖體因剪切破壞而發(fā)生的起裂與擴(kuò)展。最后以西南地區(qū)某水電站高邊坡的漸進(jìn)破壞過程為例進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了裂紋擴(kuò)展對于巖體穩(wěn)定性的影響,并給出了相應(yīng)的工程處理措施。

層狀巖石邊坡的傾倒破壞是巖石邊坡失穩(wěn)破壞的主要形式之一。本文利用數(shù)值流形方法對一層狀巖石邊坡的傾倒破壞過程進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明:在不考慮塊體間粘結(jié)力的情況下,塊體間的摩擦角決定著巖石邊坡的穩(wěn)定性。隨著摩擦角的增加,塊體間的摩擦系數(shù)增大,巖石邊坡的穩(wěn)定性增強(qiáng),并出現(xiàn)相應(yīng)的滑動區(qū)、傾倒區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。模擬結(jié)果與相應(yīng)的理論預(yù)測結(jié)果相吻合。

含軟弱夾層巖石材料的損傷破壞過程——對含軟弱夾層的巖石材料損傷破壞過程進(jìn)行了試驗(yàn)觀測和計算模擬研究。試驗(yàn)所用巖石材料為房山大理巖，平板狀試件中心預(yù)制的割縫用較大理巖軟弱的水泥砂漿充填。對試件受單軸壓縮過程中，巖石材料和充填水泥沙漿中微裂紋的萌...

砂土的漸進(jìn)破壞及其數(shù)值模擬——緊密砂土在排水剪切過程中由于材料的應(yīng)變軟化特性，會出現(xiàn)變形局部化并伴隨剪切帶的產(chǎn)生。對此類問題進(jìn)行數(shù)值模擬時會遇到很多困難，比如如何模擬緊砂的應(yīng)變軟化特性，如何處理有限元數(shù)值分析過程中剛度矩陣的非正定導(dǎo)致計算結(jié)果...

隨著邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層巖性和誘發(fā)因素的不同,反傾巖體的主控變形破壞模式都會發(fā)生改變。金沙江龍蟠邊坡巖體主要為反傾向千板巖和砂巖互層狀結(jié)構(gòu),坡腳河床深厚覆蓋層構(gòu)成了邊坡的軟弱支座。本文運(yùn)用離散單元法模擬了大型反傾庫岸巖體在漫長的地質(zhì)歷史時期中的變形演化過程,并基于反傾巖體變形的時效性觀點(diǎn),引入強(qiáng)度折減法分析邊坡在不同階段的剪切屈服區(qū)擴(kuò)展情況及相應(yīng)的穩(wěn)定性狀態(tài)。結(jié)論表明龍蟠邊坡變形巖體是重力彎曲蠕變?yōu)橹鲗?dǎo)的成因機(jī)制,并歸納提出了軟基效應(yīng)和互層效應(yīng)共同作用下的大規(guī)模反傾巖體的累進(jìn)性剪切破壞模式,俗稱\"龍蟠模式\"。

基于顆粒流理論,引入接觸連接模型和滑動模型,建立了含軟弱夾層試樣的顆粒流模型。通過顆粒流程序(pfc)數(shù)值模型試驗(yàn),對含軟弱夾層試樣的強(qiáng)度和破壞發(fā)展進(jìn)行了數(shù)值模擬,分別對比了不同圍壓以及不同夾層參數(shù)條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線,通過位移矢量場分析了破壞發(fā)展趨勢。模擬結(jié)果表明,一般圍壓條件下試樣沿軟弱夾層滑動破壞,但在某特定圍壓下,軟弱夾層的存在并不起主要控制作用;試樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線峰值隨軟弱夾層顆粒的摩擦系數(shù)和法向接觸剛度的減小而下降,當(dāng)顆粒法向接觸剛度趨近0時,試樣加載初始階段呈現(xiàn)塑性流變特征;夾層顆粒的切向接觸剛度只有低于某一特定值時才會使試樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線峰值降低。通過分析,得到了土體顆粒細(xì)觀參數(shù)和宏觀力學(xué)行為的內(nèi)在聯(lián)系,并對土體軟弱夾層力學(xué)性質(zhì)和漸進(jìn)破壞過程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。

為了解爆炸沖擊波對隧道結(jié)構(gòu)的破壞效應(yīng)[1],采用ale算法對不同藥量tnt爆炸對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,隨著藥量的增加,結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力越來越大,最不利位置位于結(jié)構(gòu)的底板。

**資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.***

利用mathcad軟件對一種典型廢水進(jìn)行了水質(zhì)均化的模擬計算,給出了五種常用均質(zhì)過程模擬算法的mathcad工作表,介紹了mathcad工作表的編制方法及水質(zhì)均化池最小有效容積的模擬計算步驟,說明了不同模擬算法的計算結(jié)果存在細(xì)小差別的原因,以極坐標(biāo)圖顯示了水質(zhì)均化的作用。

邊坡地震動放大效應(yīng)的研究是開展邊坡抗震設(shè)計的基礎(chǔ)。提出基于白噪聲的地震動荷載反演方法,通過動力學(xué)計算和頻譜分析發(fā)現(xiàn)邊坡具有寬頻帶反應(yīng)體系的特性,單面均質(zhì)邊坡在坡肩處的放大系數(shù)最大且通常不超過2.0。較之于考慮行波效應(yīng)的地震動輸入方式,采用時空一致地震動輸入的計算結(jié)果偏保守。地震波頻譜特性對放大系數(shù)影響的研究表明,抗震設(shè)計中應(yīng)依據(jù)邊坡所在場地的設(shè)計地震分組確定放大系數(shù)。通過引入一個與周期同量綱的參量來綜合反映坡高、坡度和巖體波速對坡肩放大系數(shù)的影響,并針對taft波和elcentro波分別計算獲得了坡肩水平向放大系數(shù)的譜曲線。放大系數(shù)的包絡(luò)分析表明邊坡表面的放大系數(shù)通常不超過1.85。研究結(jié)果可為均質(zhì)巖體邊坡的抗震設(shè)計提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

第30卷增刊巖土力學(xué)vol.30supp. 2009年8月rockandsoilmechanicsaug.2009 收稿日期：2009-05-21 第一作者簡介：李新平，男，1963年生，博士，教授，主要從事巖土工程、爆破工程方面的教學(xué)與研究工作。email：xinpingli@whut.edu.cn 文章編號：1000－7598－(2009)增1―0005―05 鋼管爆炸破壞的數(shù)值模擬分析與試驗(yàn)研究 李新平1，代翼飛1，劉金煥2，曾明3，劉立勝1，張開廣3 （1.武漢理工大學(xué)道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430070；2.大渡河流域水電開發(fā)有限公司，成都610016； 3.葛洲壩集團(tuán)公司三峽工程施工指揮部，宜昌443134） 摘要：在三峽工程二期下游圍堰拆除爆破中，其難點(diǎn)問題為混凝土防滲墻的一次

采用abaqus有限元分析軟件,對某天然氣儲藏基地的一個儲藏庫進(jìn)行三維黏彈塑性有限元模擬,分析了整個圍巖體系在巖石溶解開挖階段的應(yīng)力與變形,以及套管相應(yīng)的變形。主要內(nèi)容包括:(1)給出施工引起的溶腔上部巖體的應(yīng)力場和位移場,并給出套管周圍巖體隨深度的變化曲線;(2)結(jié)合abaqus軟件要求的形式,給出一條合理實(shí)用的巖石蠕變曲線;(3)結(jié)合應(yīng)力分析數(shù)值結(jié)果,確定巖石和套管中可能存在的塑性區(qū),并對施工完成后巖體的穩(wěn)定性做出評價。數(shù)值結(jié)果表明,經(jīng)過3a的溶解開挖施工后,圍巖能夠形成以\"壓力拱\"為特征的穩(wěn)定的上覆巖體自承體系,說明儲藏洞室的設(shè)計是合理可行的。但是有必要采取特殊措施,增強(qiáng)套管下端的強(qiáng)度。同時還應(yīng)采取措施削減管段受到的來自圍巖的向下牽拉作用。

采用rfpa3d(realisticfailureprocessanalysis)軟件對軸心受壓的矩形鋼管混凝土短柱進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了極限承載力與鋼管混凝土柱長度的關(guān)系以及混凝土截面面積對極限承載力的影響等問題。研究結(jié)果表明,鋼管混凝土柱的極限承載力隨著柱長度的增加而降低,隨著截面面積的增加而增加。在鋼管混凝土承載力方面,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合。數(shù)值模擬的特色在于再現(xiàn)了核心混凝土的變形、損傷與破壞過程。數(shù)值模擬結(jié)果證明了rfpa3d軟件模擬鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的有效性,其模擬結(jié)果可為工程設(shè)計提供參考。

針對全瓷橋修復(fù)體在臨床易發(fā)生崩瓷、折裂破壞以及其破壞過程和機(jī)理仍不十分明確等問題,采用真實(shí)破裂過程分析rfpa2d系統(tǒng),模擬了靜載荷條件下三單位氧化鋯全瓷橋底冠的破壞過程,分析了其破壞機(jī)理.應(yīng)力指紋圖和主應(yīng)力分布圖顯示全瓷橋的破壞模式屬于拉破壞且裂紋最初萌生于全瓷橋連接體下部.對比數(shù)值模擬的破壞模式和已有的試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)二者破壞模式十分吻合.rfpa2d能夠全程逐步自動追蹤全瓷固定橋折裂全過程,該項(xiàng)研究可作為試驗(yàn)研究、臨床觀察研究、全瓷固定橋抗折裂破壞能力研究的一種重要補(bǔ)充手段.

邊坡破壞后的運(yùn)動過程及運(yùn)動距離預(yù)測可以為災(zāi)害危險性區(qū)劃、風(fēng)險評估等提供定量分析依據(jù),可以為災(zāi)后重建規(guī)劃以及地震區(qū)工程建設(shè)提供指導(dǎo)。節(jié)理巖質(zhì)邊坡的破壞和其后的運(yùn)動過程非常復(fù)雜,沒有理論方法可以對這一過程進(jìn)行合理的描述,而數(shù)值模擬方法是研究這一問題的有效途徑。采用顆粒流程序pfc2d對節(jié)理巖質(zhì)邊坡的破壞和運(yùn)動過程進(jìn)行了研究,分析了關(guān)鍵參數(shù)對結(jié)果的影響,得出了破壞后的堆積形狀和最終的運(yùn)動距離。研究結(jié)果表明,顆粒流程序不但可以描述巖石等連續(xù)介質(zhì),而且可以描述節(jié)理巖體以及碎屑等不連續(xù)介質(zhì),是研究巖質(zhì)邊坡破壞運(yùn)動的有效方法。

應(yīng)用離散元數(shù)值模擬過程分析方法，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際現(xiàn)象和相似材料模擬的試驗(yàn)結(jié)果，對巷道圍巖的變形破壞機(jī)制進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，層狀巖石頂板主要是受水平壓應(yīng)力作用產(chǎn)生離層、彎曲破壞，而不是直接受垂直壓力作用以承載梁的形式破壞，進(jìn)而說明組合梁理論不適合作為這類頂板的錨桿支護(hù)原理

利用基于巖石礦物種類及其含量提出的巖石礦物細(xì)胞元隨機(jī)性參數(shù)賦值方法,針對兩礦物細(xì)胞元混合的非均質(zhì)巖石模型進(jìn)行參數(shù)賦值,通過數(shù)值試驗(yàn)研究了非均質(zhì)巖石材料礦物細(xì)胞元含量及其力學(xué)參數(shù)對巖石宏觀力學(xué)參數(shù)的影響;根據(jù)數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果,探討了巖石材料礦物細(xì)胞元彈性模量與宏觀模量之間的函數(shù)關(guān)系。研究結(jié)果表明,巖石宏觀彈性模量與礦物細(xì)胞元彈性模量、礦物細(xì)胞元含量都具有十分顯著的線性相關(guān)關(guān)系,即基于巖石礦物種類及其含量的礦物細(xì)胞元隨機(jī)性參數(shù)賦值方法建立的巖石有限元模型宏細(xì)觀力學(xué)參數(shù)之間呈顯著的線性關(guān)系;宏觀力學(xué)參數(shù)可用細(xì)觀力學(xué)參數(shù)的數(shù)學(xué)期望值即加權(quán)平均值來表示。

通過分析巖石力學(xué)數(shù)值模擬方法在采礦工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀,從技術(shù)層面、經(jīng)濟(jì)價值層面以及教學(xué)實(shí)踐,即人才培養(yǎng)層面三個層面對巖石力學(xué)數(shù)值模擬方法的具體選擇與應(yīng)用進(jìn)行細(xì)致的討論。由于采礦工程在造價和穩(wěn)定性程度等方面區(qū)別于其他工程,因此選擇一個對的方法是極其重要的,這種方法要求達(dá)到巖石力學(xué)中數(shù)值計算的精準(zhǔn)度下限,同時又因?yàn)閿?shù)值模擬方法本身存在著誤差,因此選擇一個在上限與下限之間的方法是我們的目標(biāo)。數(shù)值模擬的精準(zhǔn)度與技術(shù)投入、經(jīng)濟(jì)投入和人才投入都有一定的關(guān)系,因此我們從這三方面來具體探討巖石力學(xué)方法的選擇與應(yīng)用。

非均質(zhì)油藏的巖石滲透率合成方法研究——滲透率合成方法經(jīng)常應(yīng)用在石油儲量計算，油田開發(fā)方案編制和油藏數(shù)值模擬等油藏工程研究中，主要包括垂向上不同層段滲透率的合成以及沿滲流方向不同滲透率帶滲透率的合成。結(jié)合石油地質(zhì)，開發(fā)研究工作的具體情況，用室內(nèi)...

某隧道洞口段巖性為全風(fēng)化石英片巖夾變粒巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎,質(zhì)地較軟,洞身穩(wěn)定性差,易坍塌。針對該隧道洞口段的具體地質(zhì)條件,對隧道支護(hù)設(shè)計參數(shù)及施工方法進(jìn)行三維數(shù)值模擬,分析開挖過程中圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和受力特征,為隧道安全施工提供科學(xué)依據(jù)。