巷道前伏承压溶洞突水灾变流固耦合分析

基于承压溶洞突水灾变的流固耦合理论和防突岩柱的强度折减法思想,构建巷道前伏溶洞突水的流固耦合-强度折减法联动分析方法,探讨防突岩柱的流固耦合效应和安全储备,引入防突岩柱安全系数的概念,通过不断折减防突岩柱强度参数并进行流固耦合分析,直至计算不收敛,此时的折减系数即为防突岩柱安全系数。以七一煤矿石坝井前伏承压溶洞突水事故为例,研究防突岩柱安全系数与溶洞内压、岩柱厚度的关系。研究结果表明:在采动应力和高渗透体积力作用下防突岩柱的失稳是岩柱塑性区非线性扩展而触发岩柱突变失稳的过程,伴随岩柱力学失稳,防突岩柱发生突水。将安全系数为1.5的岩柱厚度作为防突岩柱的计算安全厚度。七一煤矿的溶洞突水原因在于防突岩柱留设过小,不具有安全储备,导致承压溶洞水体突破岩柱涌出。岩体的流固耦合-强度折减法联动分析为研究工程岩体突水稳定性评价提供了新研究途径。     

水库蓄水裂隙岸坡断裂损伤分析

基于能量原理,用初始损伤张量和裂纹扩展附加损伤张量描述裂隙岸坡水-岩作用下的损伤演化过程,得到裂隙岩体在考虑渗透压作用下的本构关系与损伤演化方程,探讨渗透压作用下裂隙损伤效应对渗透张量的影响,建立裂隙岩体渗流场与损伤场耦合的分析模型.在此基础上,以水库蓄水期库区裂隙岸坡为例,进行渗流—损伤—断裂耦合分析.研究结果表明:随着蓄水深度的提高,断层及岸坡损伤范围扩大,相对损伤增加,x方向的渗透系数k随着水深增大而不断增大,所得结果可为岸坡的治理提供依据.     

裂隙煤岩体的流固耦合精细模型

将裂隙煤岩体视为裂隙-孔隙双重介质,以满足某种概率分布的主干裂隙网络描述煤岩体裂隙的分布;将主干裂隙间包含低序次裂隙的基质煤(岩)块视为各向同性孔隙介质,建立裂隙煤岩体的流固耦合精细模型.对不同介质分别进行渗流-应力耦合分析,在应力计算时采用等厚度节理单元进行模拟,在渗流计算时,采用节理单元的中面坐标将节理单元转换为线单元进行模拟的数值技术,解决2类介质耦合求解时存在不同介质间流体的交换问题.研究结果表明:裂隙煤岩体流固耦合的数值实验结果反映了裂隙煤岩体渗流的各向异性,孔隙渗流滞后裂隙渗流现象,体现了煤岩体贯通主干裂隙网络对渗流场分布起控制作用;数值实验结果较真实地模拟了煤岩体应力分布的复杂性,体现了孔隙单元的有效体积应力和裂隙单元的有效法向应力随渗流发展的时效演化规律.     

单轴压缩条件下预制裂隙类岩石材料实验研究

为研究裂隙类岩石材料在单轴压缩条件下的力学性质及裂纹扩展规律,通过在试样中预埋铁片的方法,制备出含不同裂纹条数和裂纹倾角的裂隙类岩石材料;采用RYL-600剪切流变仪对试样进行以负荷控制方式进行单轴加载,并使用数码相机记录试样加载过程中裂纹的起裂、扩展和贯通过程.着重对60°×18条裂隙类岩石材料的实验结果进行详细分析,观察其轴向应力-轴向位移曲线,曲线呈现出3次明显的应力跌落阶段,结合试样在试验过程中的录像,将裂纹的扩展分为3个阶段.并且,通过FLAC3D数值模拟软件对60°×18条的试样进行数值模拟研究,获得了数值模拟实验加载过程中的轴向应力-轴向位移曲线和模型破坏切片图,分析其破坏方式和破坏模式,并与物理实验对比,两者吻合较好.     

双重介质固气耦合模型及含夹层盐穴储气库渗漏研究

提出孔隙裂隙双重介质固气耦合理论;将夹层视为多孔连续介质,层间结构面视为裂隙介质,在建立双重介质固气耦合微分控制方程的基础上,提出双重介质固气耦合模型的求解策略并开发三维有限元计算程序;对含夹层盐穴储气库的天然气渗漏规律进行数值研究.研究结果表明:夹层、层间裂隙区为应力降低区,透气性远比岩盐体的强;在内压p=8 MPa时,在2 a的运行时间里,仅在距库壁125 m处夹层和层间裂隙内出现0.2 MPa的气压,气体渗漏率先增加后减小,最终保持平稳,表明在含夹层的岩盐矿床内建造地下储气库是可行的.     

地震区多层房屋设计与施工中不合理因素的综合分析

针对目前地震区多层房屋设计和施工中存在的不合理因素,从结构选形、节点的设计与施工等方面进行了综合分析,并对砖混结构中构造柱和女儿墙的设计提出了改进建设。     

灌浆工艺对土层预应力锚杆承载力的影响

灌浆工艺是影响土层预应力锚杆承载力的一个重要因素。通过对高压灌浆浆液扩散过程及灌浆结石体强度增长机理的分析研究，并结合现场土层预应力锚杆试验，认识到高压灌浆工艺能从根本上改良土体的物理化学性质，从而在灌浆范围内产生一种新的介质，达到显著提高土层预应力锚杆承载能力的目的。     

考虑加载速率与厚径比影响的 巴西圆盘劈裂强度分析

为综合研究加载速率和厚径比2个因素对测定茅口灰岩抗拉强度的影响关系,开展了一系列采用对称小圆弧加载方式下的巴西试验;通过ANSYS有限差分软件模拟巴西劈裂试验,结合Griffith强度理论分析不同厚径比圆盘试样在不同加载速率下的等效应力分布规律.试验研究结果表明:岩石抗拉强度会随试验加载速率的增加而增大,同时随厚径比的增大呈三次函数衰减关系.数值计算结果表明:越靠近圆盘试样端面中心点,等效应力值越大;除个别点处应力集中外,端面中心点的等效应力值也会随着加载速率的增加而增加;圆盘的起裂位置亦发生在端面中心点处.在此基础上对岩石抗拉强度公式进行修正,建立了更加真实的考虑加载速率与厚径比影响的巴西圆盘劈裂强度修正公式.     

基坑开挖对近邻建筑物沉降影响的数值模拟

基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果，现有的计算理论很难考虑这种多因素的耦合作用。针对这一问题，采用大型工程软件FLAC-2D对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析，得出了一些基本结论：基坑开挖深度较小时，建筑物的绝对沉降量随基坑开挖深度的增加而接近线性增加，并受建筑物层数的影响较大；建筑物的不均匀沉降随基坑开挖深度的增加而增加，但增加量随建筑物距基坑距离的增加而减小；建筑物的倾斜方向随建筑物与基坑距离的增加由背离基坑方向转变为朝向基坑方向等。