岩体水力压裂应力-渗流耦合近场动力学模拟

裂隙岩体应力-渗流耦合机制是油气开采、地应力测量与地质灾害防控等岩土工程活动的理论基础。基于近场动力学非局部作用思想提出了物质点双重覆盖理论模型,通过将近场动力学在模拟固体材料变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,采用“混合”时间积分方案,构建了流体压力驱动条件下裂隙岩体应力-渗流耦合的常规态型近场动力学模拟方法,并将其应用于空心圆柱体注水试验模拟,揭示了水力裂隙起裂、扩展和贯通的作用机制,通过与室内试验及传统数值方法计算结果对比验证了模拟方法的有效性。模拟结果显示,空心圆柱体注水试验过程中岩体的变形和破坏完全是由水力驱动的,水力裂隙的产生是随机的,不需要指定裂隙扩展路径,并且水力压裂过程中致使试件破裂的能量存在积蓄-释放过程,应用近场动力学方法可以较好地捕捉该现象。     

TSZ410铁素体不锈钢的高温力学性能试验

通过对TSZ410铁素体不锈钢进行高温稳态试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标,对比分析了Rasmussen模型和Gardner模型,并基于Rasmussen模型,提出了TSZ410不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温应力-应变本构关系,并与Q235B、S30408奥氏体不锈钢、EN 1.4003不锈钢进行了对比,研究揭示了温度对其力学性能的影响规律。研究表明,TSZ410不锈钢的初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度随着温度的升高而逐渐下降,特别是在400～700℃温度段的下降速度最为显著;温度700℃时,初始弹性模量约为常温下的40%,名义屈服强度和抗拉强度降为常温下的15%左右。TSZ410不锈钢在高温下强度损失明显大于Q235B,而刚度损失明显小于Q235B;在温度低于500℃时,TSZ410不锈钢的强度损失显著小于S30408奥氏体不锈钢;当温度高于500℃后,则相反。     

地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律

沈阳地铁市府大路站是采用小直径管幕工法施工的地铁暗挖车站.通过有限差分软件FLAC^3D建立车站结构-地层三维模型,分析总结了小直径管幕工法动态开挖过程引起的地层及主体结构的位移变形规律.结果表明:小直径管幕工法开挖过程引起的地表沉降具有明显的阶段性,沉降槽形态在群洞效应和管幕预支护作用的影响下变化频繁,横导洞间土体开挖阶段引起的地表沉降占到了最终沉降的50.54%,该阶段是地表沉降控制的关键阶段;管幕-梁-桩-柱施工完成后,主体结构变形表现出良好的协同作用,横梁竖向变形表现为车站两端小中间大,边桩及中柱的水平位移在负二层施工期间增长显著,占到了水平位移最大值的47.1%和55.8%,该阶段是控制主体结构变形的关键阶段.     

高温后横向压力对带肋钢筋与高强混凝土间粘结的影响

配制C100高强混凝土,分别浇筑成混凝土立方体抗压试块和特制的黏结试块.对立方体试块和黏结试块进行200,300,400,500,600℃的高温试验,测量不同温度经历下高强混凝土的残余抗压强度和基于损伤的黏结强度,并分析横压力与黏结强度的关系.对高温后高强混凝土的表观特征和带肋钢筋与高强混凝土黏结强度的退化机理进行研究,为火灾后高强混凝土结构鉴定及加固提供技术支持和理论依据.     

考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析

基于非线性温度场理论,编制了钢筋混凝土构件的温度场分析程序;通过对不同温度-应力途径试件力学行为的对比分析,说明了瞬态热应变的重要性,并提出双轴受压状态下瞬态热应变计算模型和瞬态模量的概念;根据大挠度板单元和热弹塑性本构模型,建立了钢筋混凝土双向板的有限元计算模型,对3块钢筋混凝土双向板的火灾行为进行数值模拟,分析了瞬态热应变和膨胀应变对其火灾行为的影响.计算结果表明,计算模型结果与试验结果吻合较好,验证了瞬态热应变模型的有效性,参数分析得出膨胀应变和瞬态热应变对钢筋混凝土双向板的火灾行为有重要影响.     

双裂隙复合岩层单轴压缩力学性质及损伤机理离散元模拟

针对存在内部裂隙的软硬互层复合岩层力学特性展开研究,采用PFC2D建立层状复合岩层离散元模型,通过对完整复合岩层试验细观参数进行校准并验证其宏观特性,研究分析平行双裂隙复合岩层的岩桥倾角与层理倾角对力学特性与破坏模式的影响,得出双裂隙复合岩层的5类最终破坏模式,揭示裂纹演化规律及位移场变化。研究结果表明：双裂隙复合岩层峰值强度随岩桥倾角增加呈现先减小后增加的趋势,而随层理倾角θ增大表现为“U”型变化规律;与完整试样相比,双裂隙复合岩层峰值强度降低4.4%～42.0%;双裂隙复合岩层破坏模式主要分为5种类型,分别为轴向张拉破坏(Ⅰ型)、穿层理剪切破坏(Ⅱ型)、穿层理拉伸破坏(Ⅲ型)、沿层理面滑移破坏(Ⅳ型)、沿岩层拉伸破坏(Ⅴ型);试样的破坏模式在θ=0°～45°时随岩桥倾角增加从Ⅰ型转变为Ⅱ型最后转变为Ⅲ型破坏模式,在θ=60°～75°和θ=90°时分别表现为Ⅳ型和Ⅴ型破坏模式;在θ=0°～45°时,翼裂纹垂直于主裂隙起裂,随岩桥倾角增大,翼裂纹沿岩桥倾角偏转并扩展成宏观破裂面,导致试样最终被破坏;在θ=60°～75°时,裂纹在层理面扩展形成宏观滑移面,导致试样破坏;在θ=90°时裂纹...     

北固山隧道施工力学特征及围岩变形控制

基于ANSYS软件,采用有限元法和BP神经网络建立数值分析模型,并确定围岩的力学参数.首先,考虑隧道开挖的空间效应,并分析围岩的位移场和应力场.然后,阐述围岩和边坡的破坏机理,从而进一步表明围岩的牵引作用对边坡和隧道稳定性的重要性.最后,应用所得破坏机理对北固山隧道围岩变形进行分析.结果表明:考虑边坡稳定性和围岩变形的技术方案是合理、有效的.     

考虑共同作用的刚性桩复合地基解析分析及其工程应用

 基于集中力作用下的Mindlin解位移公式,推导得到圆形和环形均布荷载作用下的地基沉降公式,将刚性桩复合地基视为桩、土、筏板体系,采用半解析法,通过筏板、桩以及地基相互之间力的平衡与位移协调建立方程,得到了刚性桩复合地基考虑共同作用的半解析解。文中方法未知量少,计算速度快,便于实际应用,工程实例结果表明,该方法具有较好的适应性。     

含弧形裂隙花岗岩裂纹扩展特征PFC模拟

为了研究非直裂隙对岩石强度及破裂特征的影响,对含弧形裂隙岩样进行单轴压缩模拟,探讨弧形裂隙几何参数对试样宏细观力学行为的影响规律。首先,利用颗粒流程序(PFC)构建花岗岩试样数值模型,通过与完整和含单直裂隙试样室内试验结果进行比较,标定1组能够反映花岗岩力学特性的细观参数。在此基础上,对含不同裂隙倾角α和裂隙长短轴比γ的弧形裂隙试样进行单轴压缩模拟。研究结果表明：1)含弧形裂隙试样的峰值强度和弹性模量随着α增大而增大。当α=0°和45°时,试样的峰值强度和弹性模量随着γ的增大而增大;当α=90°时,试样的峰值强度和弹性模量随着γ的增大而减小。2)含弧形裂隙试样主要发生拉伸破坏,初始裂纹在裂隙尖端萌生,随着α增加,试样的破坏程度逐渐增大;γ主要影响裂纹类型、数量和萌生位置。3)首先在弧形裂隙尖端出现应力集中,初始裂纹产生后在裂纹尖端附近出现应力集中,微裂纹逐渐聚集、连通形成宏观裂纹,宏观裂纹的不断扩展导致试样破坏。     

基坑局部堆载回压对下卧隧道隆起影响

为在有下卧隧道的基坑开挖过程中实现及时有效的控制隧道隆起,本文提出局部临时堆载措施,并根据Mindlin公式采用MATLAB软件分析局部堆载的3项参数即堆载力、堆载面积和堆载位置对附加应力的影响,基于某基坑案例采用FLAC3D软件进行正交模拟验证.结果表明,堆载力对隧道隆起影响最大,堆载面积次之,堆载位置最小.隧道隆起值随堆载力增大呈比例减小,并随堆载面积增加而逐渐减小,减小幅度逐渐减缓,且随堆载中心与隧道轴线距离缩短,其影响程度逐渐增大.在实际工程中,优先考虑预留合适尺寸的土体并施加堆载作为局部堆载措施.当隧道位于基坑下部时,局部堆载力不得少于原有土体自重的50%,堆载面积应大于基坑总面积的5%;当隧道位于基坑侧面时,局部堆载力不得少于原有土体自重的1倍,堆载面积应大于基坑总面积的7.5%,才能有效控制隧道沉降.