FLAC在地下巷道离层破坏非线性数值模拟中的应用

岩体力学问题的决策所涉及的因素如地质、岩体结构特征、岩体力学性质、工程特征、生产、施工及其它信息大多数都是不确定的 ,也就是说以上这些信息呈模糊性、随机性、未确定性和不完全性。本文主要探讨岩石力学非线性计算软件—FLAC2D3 .3在地下巷道层破坏数值计算中的应用。     

FLAC在地下巷道离层破坏非线性数值模拟中的应用

岩体力学问题的决策所涉及的因素如地质、岩体结构特征、岩体力学性质，工程特征生产、施工及其它信息大多数都是不确定的，也就是说以上这些信息呈模型性、随机性、未确定性和不完全性。本文主要探讨岩石力学非线性计算软件－ＦＬＡＣ＾２Ｄ３．３在地下巷道层破坏数值计算中的应用。     

用非线性κ—ε模型对狭缝冲击射流进行数值计算

采用Ｓｐｅｚｉａｌｅ的非线性κ－ε模型和标准的κ－ε的模型计算了狭缝冲击射流,给出了径向平均速度和脉动速度沿壁面法向的工同实验结果作了对比。结果表明,当其他条件都相同时,线性和非线性模型在冲击射流的计算中相差不大,今后的改进应当在近壁区域对紊流模型本身进行。     

路堤温度数值计算的分析

由于边界条件和初始条件的复杂性，路堤能量的偏微分方程的精确解很难求得，本文通过对路堤的温度采用差分计算以求其数值解法的方法，从理论上获得路堤任意时刻温度情况，为寻求防止寒区道路路面破坏措施提供理论上的依据。     

一类非线性阻尼振动的数值分析

用数值分析方法分析一类非线性阻尼振动问题,与线性阻尼振动进行比较,得到非线性阻尼振动状态每次过θ=0位置的时刻稍后于线性阻尼振动状态。并分析了将非线性阻尼振动当作线性阻尼振动的条件。     

冻土爆破施工冻结管的破坏准则

冻土爆破施工，既要提高施工速度，又要保证冻结管的安全。本文给出了冻结管的破坏准则即爆破震动破坏准则、强度准则和变形破坏准则，对冻结管安全性检验具有一定的参考作用     

用非线性k-ε模型对狭缝冲击射流进行数值计算

采用Ｓｐｅｚｉａｌｅ的非线性ｋ－ε模型和标准的ｋ－ε的模型计算了狭缝冲击射流,给出了径向平均速度和脉动速度沿壁面法向的分布,并同实验结果作了对比．结果表明,当其他条件都相同时,线性和非线性模型在冲击射流的计算中相差不大,今后的改进应当在近壁区或对紊流模型本身进行     

混凝土结构软岩大巷断裂过程非线性数值模拟

引入断裂力学原理,以某混凝土结构副大巷中复杂结构为研究对象,通过相似模拟实验和现场观测等手段对有关材料物理力学参数进行识别和修正,结合现场矿压观测结果和相似材料模拟试验结果,对该巷道内部应力破坏敏感部位的内力变形机理进行了系统的分析、模拟计算。研究结果对现场支护设计、维护加固和提高岩层稳定程度具有重要的意义。     

瓦斯抽采钻孔破坏过程数值分析

从瓦斯抽采过程中钻孔的塌孔卡钻现象出发,结合RFPA2D-Flow模拟结果,分析说明了由于应力集中现象的出现,对钻孔周边煤体中瓦斯渗透率的影响,并根据钻孔周边应力沿孔壁的变化规律得出了瓦斯沿抽放钻孔周边涌出的发展规律.最后,通过对钻孔周边应力沿孔壁的变化规律和瓦斯涌出时导致的卸压作用的分析,得出了瓦斯抽放钻孔周边煤岩体的破坏是由上下两侧孔壁首先被拉裂然后导致破坏向左右两侧孔壁逐渐延伸的发展过程.     

码头破坏数值模拟可行性分析

高桩码头结构型式耐久性差、构件易损坏是不容忽视的问题,文章综合考虑码头结构材料的非线性及整体结构抵抗水平荷载能力,对结构进行静力弹塑性分析,得到结构在静力荷载作用下的整体刚度和位移关系,根据分析计算结果(极限承载力)进行动力时程非线性分析,通过与室内模型试验测试数据对比,验证了分析方法的可靠性。     

复杂应力状态下人工冻土蠕变数值模拟

根据试验确定的人工冻土单轴蠕变数学模型及其参数，引入经典弹塑性力学理论，将空间域和时间域进行离散化，提出了以时间增量法为基础的复杂应力状态下人工冻土蠕变有限元数值模拟计算公式，依照此计算方法运用ANSYS程序对陈四楼煤矿主井-304米水平冻结壁蠕变位移进行模拟计算，结果表明，数值模拟方法可以揭示冻土壁变形规律并检验蠕变本构关系的正确性，为今后人工冻土蠕变计算提供了一种实用方法。     

短时冻区残积土细观破坏过程的离散元模拟

为明确短时冻区残积土体细观破坏规律,以福建省短时冻区典型残积土为例,基于三轴试验数据对不同短时冻融次数下残积土的细观参数进行标定,同时分析围压及冻融次数下残积土细观破坏过程.结果表明:残积土在压缩过程中,逐步呈现出一个菱形区域,最终菱形区域会形成一个剪切面.残积土压缩时破坏过程可分为弹性变形阶段、塑性发展与强度峰值阶段以及峰后破坏三个阶段.残积土的稳定性会因土体周围围压的上升和土体冻融次数的减少而提高,同样也会增加残积土的抗剪强度.     

冻土墙围护深基坑开挖的蠕变有限元数值模拟

讨论了有限元数值法在冻土墙围护深基坑开挖中的应用,给出了适合于冻土墙的流变模型,并进行了参数识别。在考虑时间因素的前提下,对冻土墙围护深基坑开挖进行了蠕变有限元数值模拟,得到了墙体及基底变形随时间的变化规律,并和利用弹塑性模型计算出的结果进行了比较,得出了一些有意义的结论,为今后冻土墙的设计施工提供了重要的参考价值。     

人工冻结地层法施工特大深基坑的数值模拟

针对润扬长江公路大桥北锚碇特大深基坑的复杂水文地质条件,提出采用人工冻土墙围护结构。并采用弹塑性有限元法对人工冻土墙围护特大深基坑的施工过程进行了模拟分析,结果表明冻土墙设计厚度5.5m、冻土平均温度-12℃、混凝土衬砌厚度2m、开挖段高2m是安全可靠的,从而为今后的工程设计和决策提供理论依据。     

堰塞坝漫顶溃决过程数值模拟

根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲蚀试验结果,针对宽级配堰塞坝材料在高强度水流侵蚀条件下的冲蚀特性,建议采用能反映坝体材料颗粒级配、密实度、强度、坝体坡度、水流速度及摩阻流速对冲蚀量影响的土体冲蚀公式。利用该数值模型对唐家山堰塞坝溃决案例进行计算分析,所得溃坝洪水流量过程与实测结果接近,验证了该模型和计算方法的合理性,表明该模型能准确反映水库库容和上游补给水流量对堰塞坝漫顶溃决发展过程的影响。     

单颗粒增强复合材料破裂过程的数值模拟

采用MFPA^2D数值模拟软件,对单颗粒增强增韧脆性基复合材料在单轴拉伸荷载作用下经变形、损伤直至破坏的全过程进行模拟．模拟结果表明脆性基体分别加入复合刚性颗粒和柔性颗粒后具有不同的破坏机制,加入刚性颗粒对材料的强度没有的改善,而加入柔性颗粒后材料的强度虽有所下降,但材料的韧性可以得以显著提高．     

关于冻土蠕变试验中的数据处理问题

根据冻土蠕变试验数据的持点，指出采用幂函数关系回归冻土蠕变方程存在一些缺点，提出对试验后期数据的拟合应采用加权最小二乘法，这对确定冻土稳定蠕变的起始点和计算冻土结构变形量有一定的意义。     

煤岩组合体破坏过程RFPA~(2D)数值模拟

为研究不同组合条件下煤岩组合体的力学特性及破坏过程,使用RFPA~(2D)软件,采用位移加载方式,对不同倾角、围压下的煤岩组合体进行数值模拟,研究单轴和三轴条件下不同煤岩组合体的破坏机制,分析了围压、倾角对煤岩组合体强度的影响.研究表明:单轴压缩时煤岩组合体的强度接近煤体的单轴破坏强度.三轴压缩时煤岩组合体的强度随着倾角的增大先缓慢降低后迅速降低.围压越大组合体强度越高,但强度提高值随着围压的增大降低.煤岩组合体的内摩擦角随着倾角的增大减小,内聚力随着倾角的增大均先增大后减小.组合体单轴压缩破裂情况基本相同,破坏基元主要分布于煤体中,三轴压缩时组合体的破裂出现了3种情况.     

岩石破坏机理的LCA模型数值模拟

基于弹塑性损伤理论,结合细胞自动机以及格构模型的优点,提出了格构细胞自动机模型,通过模拟岩石破坏过程的基本思路、模拟岩石非均质性、破坏过程声发射等具体方法,用于模拟岩石的劈裂破坏机理,定量地给出了预制裂纹岩石劈裂应力-应变曲线和声发射数。跟无预制裂纹试件相比,有预制裂纹的劈裂试样在劈裂过程中,虽然开始稍稍偏离了加载方向,但由于预制裂纹的导向作用,裂纹通过预制裂纹,重新回到了加载方向,直至贯通。从试验过程和结果上看,模拟效果是比较好的。     

冻土蠕变过程的损伤力学模型

参考在金属蠕变过程研究中所发展的损伤力学模型,建立了一般应力状态下,微裂隙的形成和发展影响冻土蠕变过程力学行为的损伤力学模型,从该模型得到了冻土破坏时间依赖于应力的具体函数关系.计算结果与实测数据的对比表明,该模型准确地反映了冻土蠕变过程中变形随时间发展的趋势,对破坏时间的预测也基本与实测结果一致.