自由面压力作用下横观各向同性地基多裂纹分析

针对自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹问题,发展了基于横观各向同性双材料基本解的一种数值方法,该方法不需要离散自由面边界。采用基于横观各向同性双材料基本解的弹性场数值方法获得表面外部圆形荷载作用下地基内的附加应力场,应用断裂力学应力场叠加原理,得到裂纹面上的面力,进而采用横观各向同性双材料对偶边界元方法得到相应的裂纹面间断位移和裂尖应力强度因子。计算结果表明:自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹为Ⅱ型和Ⅲ型的混合裂纹。对于处在不同大小附加应力场位置的两条水平矩形裂纹,其裂纹间的相互作用除与两裂纹间距离有关外,还与裂纹位置处附加应力场大小有关,其相互作用对处在附加应力较大位置裂纹的裂尖应力强度因子的影响更大。     

煤层底板裂隙网络的生成

矿井突水案例分析表明，绝大多数突水是由构造引起的。因此，将岩体作为由裂隙切割而成的介质来分析矿井突水无疑更接近实际情况。本文依据对现场石门岩壁裂隙统计得到裂隙分布规律，应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法模拟原理，生成裂隙网络，为进行岩体裂隙特性评价和裂隙岩体力学模型的建立奠定了基础     

功能梯度材料中裂纹问题的边界元分析

采用基于边界元方法的广义Kelvin解对功能梯度材料中的裂纹问题进行了研究，主要在对裂纹的评价中采用了多域法和八节点面力奇异边界单元，并采用层离散化方法用来近似功能梯度材料，计算出了不同条件下功能梯度材料中币形裂纹的应力强度因子。     

半无限横观各向同性介质中三维裂纹问题数值分析

采用对偶边界元方法分析了沿裂纹面分别作用法向和切向均布力时半无限横观各向同性介质中的三维矩形裂纹。裂纹面及半无限域自由面平行于材料各向同性面。该方法基于双层横观各向同性材料基本解,以裂纹面间断位移为未知量建立了面力超奇异边界积分方程。根据求得的间断位移计算了该类裂纹的应力强度因子。最后讨论了自由面、矩形裂纹边长比、材料弹性系数对应力强度因子的影响。结果表明,自由面对作用法向均布力的该类矩形裂纹应力强度因子有明显影响,对作用切向均布力的该类矩形裂纹应力强度因子影响较小,且自由面的这种影响主要与裂纹面到自由面的距离有关,与矩形裂纹边长比基本无关。     

基于含水率的某深基坑持力层粉土弹塑性本构模型研究

通过对潍坊中南部平原地区某深基坑持力层粉土进行三轴不排水试验,结合Lade-Duncan弹塑性模型,确定了粉土的弹塑性应力-应变模型及其参数。分析了试验参数随含水率变化的规律性。建立了弹性功we与塑性功wp在不同含水率时的关系。确定了dλ、k2基于含水率的数学拟合表达式。采用建立的粉土弹塑性模型进行了竖向应变ε1的计算,并与试验值进行了比较,取得了较为满意的结果。粉土弹塑性模型的建立可为该地区粉土地基变形计算创造有利条件。     

周期来压的不同工作面长度对底板影响的电算模拟研究

本文采用三维有限元法分析了周期来压不同工作面长度对底板影响的应力分布规律,计算结果与井下压力作用符合。最后根据分析结论提出了防治底板承压水的建议。     

基于博弈赋权和综合灰色关联的围岩支护评价

为研究隧道围岩初期支护参数设置问题,提出基于博弈组合赋权和综合灰色关联分析的支护参数优选方法。基于正交设计方法开展数值试验,并通过博弈论组合赋权确定评价指标的主客观组合权值。此后,在灰色关联分析中引入TOPSIS（逼近理想解排序法,technique for order preference by similarity to an ideal solution）思想,形成综合灰色关联度的概念,根据综合灰色关联度对评价对象排序和确定支护优选参数,并将其成功运用到青岛地铁工程。结果表明：获得了围岩支护参数各水平的排序,锚杆直径18 mm,长度2.0 m,间排距1.2 m,混凝土厚度220 mm为优选参数,工程应用的各项评价指标均优于原支护,围岩稳定性获得明显提升,表明了所提方法的可靠性和工程实用性,对类似隧道工程提供参考和借鉴。     

坚硬顶板砂岩水力压裂裂缝扩展规律分析

为探究不同因素对水力裂缝扩展行为的影响,以塔山煤矿坚硬顶板砂岩为研究对象,采用扩展有限元法模拟裂缝扩展过程,分析了水平应力比、抗拉强度、泊松比、间隔时间、注液速率和裂缝间距对裂缝扩展行为的影响。结果表明：单裂缝扩展时,应力比和泊松比越大,抗拉强度越小,越有利于裂缝延伸,且稳定扩展压力越小;应力比和泊松比越小,抗拉强度越大,越有利于裂缝张开;注液间隔时间对裂缝扩展影响较小。双裂缝扩展时,注液速率和裂缝间距越大,越有利于裂缝延伸;注液速率越大和裂缝间距越小,越有利于裂缝张开;注液速率减小,裂缝间距增大,稳定扩展压力减小。针对坚硬顶板砂岩的水力压裂,此研究可为煤矿现场设计与施工提供参考和借鉴。