承压水地层管廊基坑开挖变形特征及抗突涌稳定性分析

管廊穿越富水软弱地层时,对其安全建设产生了不容忽视的影响。为了研究富水地层管廊基坑开挖变形的稳定性,依托济南新东站开源路富水地层管廊基坑工程,分析影响基坑开挖变形的关键因素,提出基坑周边土体变形破坏影响因素的敏感性评价指标,建立基坑底板抗突涌稳定性系数及隔水层临界厚度公式。结果表明:随开挖深度和承压水头增加,水平位移具有分层现象,深层呈“月牙形”,最大变形位于基坑底部两侧下部,呈现向桩后和基坑中心靠拢趋势;地表沉降呈凹槽形,从基坑边向两侧呈先增大后减小趋势,而隆起变形越靠近基坑中心越大,施工中应注意基坑底部两侧向中间过度时出现的较大隆起值。基坑周围土体变形破坏影响因素指标敏感性大小依次为开挖深度、加固厚度和承压水头,施工时要适当采取降水措施,预留足够的隔水层厚度,加固坑底以增强其稳定性,更要适当控制基坑开挖深度;与传统法相比,考虑土体抗剪强度所计算的基坑抗突涌稳定性系数较大,隔水层临界厚度较小,与现场情况更加吻合。     

承压水基坑离心模型试验与现场实测分析

采用分析控制方程法推导了承压水基坑渗流-应力耦合场离心试验的相似规律,得到离心试验的相似指标和相似系数;针对上海地铁M8线黄兴路车站深基坑,对承压水基坑变形稳定进行了离心试验;最后,将基坑变形的试验结果与现场实测结果进行了比较.结果表明:离心试验与现场实测的基坑变形规律基本一致,基坑变形值两者最大相差在50%以内;采用离心模型试验可有效地模拟承压水基坑降压开挖施工中地面和围护结构的位移响应,可为承压水基坑设计施工提供可靠的依据.     

基于弱透水层承压水基坑突涌预测研究

在深基坑工程中,基坑发生突涌是导致基坑工程事故的最直接原因之一。本文从土颗粒的微观结构入手,认为土颗粒表面存在吸附的结合水。坑底为弱透水层,即粗细颗粒都存在时,需要水土合算与水土分算间的过渡分析计算思维,即利用统一后的计算方法来得到土中广义渗流力、广义强度参数及广义浮重度。结合力学平衡方程,推导出新的抗突涌验算公式。然后结合工程实例建立物理模型进行离心试验,将离心试验结果与理论验算结果进行比较,结果表明新公式预测基坑突涌比传统公式更为准确。     

承压水基坑变形稳定性因素影响分析

以常州软土地区青枫公园地铁深基坑为例,利用plaxis有限元软件建立基坑模型,并将计算结果与现场监测成果进行了比较,验证数模计算的准确性。在此基础上,分析了基坑在承压水条件下的变形稳定性状,对基坑稳定性产生影响的诸多因素进行参数探讨包括围护墙入土深度、不透水层厚度、承压水降压幅度等。分析结果表明：基坑开挖数值模拟合理,符合实际工况。随着承压水压力减小、地连墙深度增加以及不透水层厚度增大,围护墙体水平变形越小,基坑越稳定。工程中需结合实际情况制定相应的抗突涌方案,确保基坑稳定,节约工程成本。     

土石坝动力离心模型试验颗粒流数值模拟

以长河坝离心模型试验为基础,开展颗粒流细观数值模拟研究,分析大坝在不同地震加速度和离心加速度下的动力响应(加速度和位移)和破坏模式,并对长河坝双向振动台模型试验进行了数值模拟分析.数值模拟结果表明:数值模拟规律与离心振动台试验规律基本一致,坝体的地震破坏模式为坝顶局部滑动破坏;同一高程坝坡位置的动力响应大于心墙位置;随...     

改进的条形基坑突涌判别式

将条形基坑隔水层视为匀质、连续构件，从坑底突涌的实际民政部及突涌机理出发，借助材料力学和结构力学理论，通过分析提出近似假设并建立比较符合情况的条形基坑突涌判别式，为判别突涌得供了有效、简易的计算方法。     

软土深基坑高压力水头承压水突涌治理与研究

在软土深大基坑开挖过程中,高水头承压水对基坑的威胁不容轻视。依托于长江北岸某软土深基坑高压力水头承压水突涌事故,从降低承压水水头方向入手,通过理论计算和数值模拟对比分析现场监测数据,研究通过减压降水降低坑内外承压水水头的工程措施,实现对高压力水头承压水导致的基坑突涌事故的治理。结果表明:坑外施工降水井进行减压降水对于基坑突涌的治理效果显著。     

有关离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究

路桥在变形特性方面是存在差异的,这就对行车的安全性造成了影响,因此,如何完善不同结构物连接处的过渡段设计是工程设计者普遍关注的问题。该文通过建立路桥过渡段三维数值分析模型,对计算结果和离心模型试验的结果进行分析,对路桥变形耦合特性进行了研究,并得出了相关结论。     

卫生填埋场室内离心模拟试验研究

用离心试验法模拟了填埋体的沉降和边坡土工膜的应力应变状态，并将其与有限元计算结果进行了对比，结果表明：该方法可以定性地描述出卫生填埋场的状交；边坡土工膜存在初始损伤的情况下发生的应力集中是导致其受拉破坏的主要原因；保证边坡防渗层安全的关键是加强现场管理与监督，提高土工膜铺设工艺。     

黄土地层突涌破坏机理物理模拟

首次通过物理模拟手段对黄土地层中的突涌破坏现象进行了研究,深刻揭示了突涌变形破坏特征及其影响因素,指出突涌变形破坏特征主要取决于黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件及其变化变化。试验结果同时表明,黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件对初始流网形态起着控制性作用,这不仅是突涌变形破坏特征有所差异的根本原因之一,同时也是决定突涌变形破坏后续侵蚀特征的主要因素。本文研究从多个角度全面揭示了突涌的发生机理,其结论为黄土潜蚀机理的相关研究提供了有力借鉴。     

叶片进口边位置对船用离心泵性能数值模拟与试验对比

为了研究叶片进口位置对船用离心泵内部流动和性能的影响。针对一国内生产的NSL125-415/A02型船用离心泵,在不改变原始叶轮设计的基础上,运用泵与旋转机械专业设计工具CFturbo分别将叶片进口边两次前移和两次后移,设计了四种新的叶型。然后采用全粘性三维湍流数学模型数值模拟计算了5组(包括原型泵)不同工况下的船用离心泵内流场,对比了不同位置叶片进口边对船用泵流量-扬程、流量-效率等外特性曲线以及叶轮内部流场在不同工况下的流动分布,并且将原型泵数值计算结果与试验进行了比对。结果表明：适当将叶片进口边位置向叶轮轮毂处偏移,可以相对改善叶轮内部流场分布情况,降低叶轮出口位置附近湍动能强度;在一定范围内,随着叶片进口边位置向轮毂处偏移,船用离心泵扬程有所提高,整体效率略有增加,且高效区域面积变大;通过与试验对比,运用数值计算方法来预测船用离心泵内部复杂三维流动是可行的。     

水压爆破的数值模拟

采用LS-DYNA有限元模拟方法建立了水压爆破模拟模型,并对水压爆破进行了数值模拟。提出了水压爆破壁体受首次冲击波、底板反射压缩波、对面壁体反射压缩波和气泡脉冲等四种荷载作用的观点,为水压爆破准静压作用的原理提供了依据。     

深埋巷道底臌及防治的蠕变模拟试验和数值分析

通过蠕变模拟试验和数值方法的对比分析,研究了巷道底臌机理以及采取底板加固和底板切缝防治方法后,巷道围岩变形、破坏等随时间的变化,并探讨了防治参数对底臌的影响。     

库水位上升条件下浮托减重型滑坡离心模型试验

为研究三峡库区浮托减重型滑坡复活变形特征,以木鱼包滑坡为原型,概化设计了大尺寸离心模型试验.运用高速相机、孔压和土压力传感器,获取了滑坡变形演化的高清影像、孔压和土压等数据,分析了库水作用下该类滑坡的变形特征和机理.研究结果表明:在库水位上升过程中,滑坡发生了两次明显变形.第一次变形时,中后部首先产生拉张裂缝,随后前部出现压应力集中和隆起现象,为典型推移式滑动.两次变形均经历了从初始变形到加速变形最后减速并停止的过程,累计位移呈典型的“阶跃状”特征.结合孔压和土压数据分析,滑坡变形主要受库水入渗产生的浮托力影响.滑体材料固结压密和衰减蠕变,以及下滑后势能损失是滑坡变形逐渐停止的主要原因.     

连续开挖诱导断层活化顶板突水机制的模拟分析

以中关铁矿采动断层突水为例,对连续开挖过程断层活化顶板突水进行有限元模拟,从力学角度研究断层带应力和损伤区迁移过程,分析断层活化机制.研究表明:连续开挖是造成断层损伤区产生、累积扩展到贯通的主要诱因;随着开挖推进断层带内剪应力集中区域沿断层从上到下逐渐向顶板转移,断层损伤区状态由压剪变为拉剪,并不断扩展;损伤区在断层揭露时完全贯通,形成导水通道并诱发突水灾害.因此,对于工作面前方的非导水断层,采用水平超前钻孔未必能查明断层活化导水情况,为确保安全,需补充斜向上钻孔,探查更高位置断层的导水性.     

离心泵汽蚀过渡过程瞬态特性分析

为了对离心泵汽蚀过渡过程的瞬态水力特性进行分析,采用全汽蚀模型且不考虑水中溶解性气体对汽蚀的影响,再通过计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内汽蚀过渡过程进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟结果与试验结果的变化趋势基本一致,汽蚀过渡过程中叶片背面气体体积分数随汽蚀余量的降低而逐渐增大,当叶片工作面的气体体积分数大于0时,汽泡相开始堵塞叶轮流道,进而影响叶轮内部能量的交换和传递;汽蚀引起的旋涡使得叶轮流道内的速度出现无规律波动,从而造成靠近旋涡区和叶片工作面通道内的速度和载荷增大;扬程在随汽蚀余量的降低而缓慢降至一定程度后再次急剧下降,不同工况下扬程波动的幅度有所不同,小流量时扬程波动幅度最大.     

某水电站导流隧洞开挖与衬砌过程数值模拟研究

利用大型通用有限元软件ANSYS对潘口水电站导流隧洞开挖与衬砌过程进行数值模拟.隧洞开挖与衬砌采用ANSYS软件中的生死单元来实现,开挖与衬砌过程中的每一步荷载的施加均采用存储应力的方法来实现.衬砌跟进时间分别采用两种极端情况:(1)将隧洞部分岩体开挖后,待变形稳定后再加衬砌;(2)隧洞岩体开挖后,不允许变形,立即衬砌,也即边开挖边衬砌.这两种极端情况下的计算结果前者偏于安全、后者偏于危险,实际工程中隧洞开挖后的最佳支护时间应介于二者之间.故在两种计算结果的基础上结合工程实际情况和经验,对潘口水电站导流洞洞身段围岩及衬砌稳定进行评价,以期为实际隧洞工程设计提供依据.     

TTU标模风压数值模拟及试验对比

以国际通用的低矮建筑标准模型TTU（德州理工大学）模型为考察对象，在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了1：50缩尺模型的风洞试验研究．通过风洞试验数据与原型场地实测数据的对比，以评估风洞模拟技术的可靠性；同时，基于国际商用软件Fluent的RSM（雷诺应力）模型和CFX的SST（剪切应力运输）模型，从数值模拟的角度研究了TTU实尺度模型的定常绕流场．将数值预测的压力场与实测结果及缩尺模型风洞试验数据进行了比较，分析了风洞试验与场地实测之间、数值模拟与试验之间的异同，得到一些有参考价值的结果．     

水工钢筋混凝土的作用机理及其数值模拟概述

阐述了钢筋混凝土的数值模拟计算的现状和特点,介绍了常用的数值模型各自的优缺点和适用条件．评述了有限元模型分析通常采用的主要的单元模式、传力机理以及数值方法．探讨了数值模拟中的主要影响因素并分析原因,总结了实际应用中的一般原则方法,提出了这一领域今后的研究方向．     

基于Fluent的离心泵二维流场数值模拟

使用Fluent软件,结合MRF法模拟了离心泵内流体的二维流动情况,采用标准的湍流模型,得出了离心泵内的速度分布图、速度矢量图、静压力和总压力图,结果表明离心泵叶轮内各通道的流量、流速及压力分布有明显的差异,表现出明显的非对称性,利用数值模拟方法能真实反映泵内部的复杂流动,为泵内流道的设计、改进提供了理论依据.