高弹模包体强度对试样破裂模式影响数值试验

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPA^2D系统，对含高弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验。结果表明：随着包体强度的增大，包体主声发射位移加载量呈上升趋势；试样最大承载力和临界应力呈上升趋势，残余承载力呈下降趋势；当包体与母岩强度接近时，包体破裂程度低，主声发射频度低；当包体与母岩强度相差较大时，包体破裂程度高，主声发射频率高；当包体强度较小时，剪应力降由包体垂直轴线中央不断向其两端扩展，而当包体强度较大时，剪应力降由包体垂直轴线的两端向其中央扩展。     

火灾时隧道火风压及其对通风影响的试验研究

借助大比例火灾模型试验，研究了火灾工况下隧道内压力场的发展变化状态及火风压产生的机理，分析了通风速度、火灾规模、隧道坡度和烟流蔓延长度等对火风压的影响规律，以及火灾对隧道通风系统的影响．试验结果表明：火风压随着上述影响因素的增大而单调增大，但增长速率减缓；同时，火灾引起的火风压会极大地影响隧道的正常通风．建议对于长大隧道，发生火灾时，应及时将烟流的蔓延长度控制在尽可能短的范围内，以便减弱火风压对通风系统的影响．     

密实散粒体宏微观特性的直剪试验离散元数值分析

为了分析直剪试验中试样内部的应力、应变状态,采用离散元商业软件PFC2D在不同围压下对密实散粒体进行了大量的数值模拟,分析了试验的边界效应,应力偏转,应力、应变路径以及颗粒群的微观运动状态.模拟结果表明:边界摩擦影响室内直剪试验的测试结果,所得密实散粒体的强度指标偏高,内摩擦角存在1.5°的误差;剪切过程中,主应力大小和方向均发生变化,中心点主应力偏转约44°.由剪切带内外颗粒运动状态和应力、应变路径分析可知,剪切带内部是主要的剪胀区,存在大幅度的加卸载反应,并且应力路径峰值超出了试样峰值强度包线;剪切带外体变较小,主要处于加载状态,应力路径峰值未超出试样残余强度包线.     

多边形单元的构造新方法及实现

针对任意多边形单元生成困难的问题,提出了一种利用传统的三角形有限元网格生成形状合理的多边形单元网格的方法.该方法能够直接利用已经成熟的三角形网格生成算法,且具有消耗时间少、程序实施简单、稳定可靠等优点.详细介绍了该多边形网格的生成算法,进行了程序实现,并用算例证实了该方法的正确性.     

煤岩钻孔水射流自旋转喷头限速研究

采用理论推导结合实验的方法,首先借鉴发电机原理,建立自旋转喷头稳态运行时电势、转矩和功率三个平衡方程,并以此设计了61旋转喷头电磁限速装置,将其用在煤层钻孔方面,确保了旋转射流在不同输入功率下,具有良好的打击成型性能,然后建立了影响旋转喷头转速的各主要因素之间的关系式,并讨论转速与射流功率之间的关系,最后做出实物样品,经现场试用后达到预期效果。     

施工期盾构隧道上浮机理与控制对策分析

从盾构隧道上覆土的最小厚度计算入手,提出因注浆浆液或泥浆、水等液体包裹管片而形成的静态浮力通常不足以使隧道上浮;在分析注浆压力分布模式的基础上,将注浆压力可能产生的动态上浮力与浆液环产生的静态浮力进行了比较,认为因注浆压力产生的动态上浮力是盾构隧道施工中产生上浮的主要原因,进而提出了控制盾构隧道管片上浮的最小上覆土厚度及最大注浆压力计算式,验算结果与实际情况吻合;最后,基于对管片上浮机理的分析,对管片上浮控制提出了一些建议,并提出为防止管片上浮,需依据埋深、周围土体特性、注浆孔在管片环上的位置情况等对注浆压力实施动态控制.     

低弹模包体强度对试样破裂模式影响的数值试验

应用自行开发的岩石破裂与失稳RFPA^2D系统，对含低弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验。结果表明：随着包体强度的增大，包体声发射总次数呈明显的下降趋势，而包体主破裂位移加载量呈上升趋势，试样最大承载力呈上升趋势；包体水平轴线上各单位点的剪应力降总是先发生在包体两端位置处，当包体强度较小时，剪应力降由包体水平轴线中央向其两端扩展，当包体强度较大时，由包体水平轴线两端向其中央扩展。     

地下工程有限元程序面向对象的设计与实现

在综合现有的有限元面向对象设计的基础上 ,提出了一个完整的可用于地下工程计算分析的面向对象有限元程序框架 .通过强调模型域与分析域相分离 ,单元、材料参数与本构模型相分离 ,并将有限元分析过程抽象为求解算法类、分析模型类、有限元方程组集类、约束处理类和自由度编号类 ,整个有限元分析过程清晰简洁 ,且具有很强的灵活性和很大的可扩展性 .     

非均质混凝土细观数值模型及其在双边裂纹加载中的应用

基于混凝土细观层次的结构特征,通过Weibull随机分布函数引入材料的非均匀性,结合细观单元的弹塑性各向异性损伤模型,建立了非均质混凝土破坏过程的细观数值模型。然后运用所建立的细观数值模型,对双边裂纹非均质混凝土在双轴加载条件下的渐进破坏过程进行了数值试验,所得结果与Suaris的试验结果基本一致,从而验证了所建立的模型的合理性,为从细观层次研究混凝土的渐进破坏过程、揭示混凝土的破坏机理提供了一种新的数值试验手段。     

大变形固结理论连续性条件的严格表述

基于连续介质力学有限变形理论,提出了欧拉描述情况下,一维大变形固结连续性条件的严格表述形式.其中,控制变量分别选择常用的Almansi应变和孔隙比两种情况.分析结果表明,以往根据简化形式的连续性条件得到的Almansi应变及其物质时间导数的计算值均偏小,容易导致对地基沉降变形的估计不足.传统分析中将Almansi应变的物质导数直接用作土体瞬时体积变化率,这种度量方法理论上应当予以修正.