用动三轴和原位波速试验测定黄土的动力性状

本文通过西安地区黄土的动三轴试验和原位波速试验,讨论了影响黄土剪切波波速的主要因素以及剪切波速随深度变化的规律;同时提出了黄土用动三轴试验和原位波速试验测定的动剪切模量之间的相关关系。     

基于动三轴试验的黄土高边坡地震稳定性分析

以山西某机场边坡为例,对其场区的黄土进行了固结不排水的动三轴试验,得到了材料的动力特征和模量衰减曲线。应用有限元软件分析了在地震荷载作用下机场边坡的稳定性,拟合模量衰减曲线作为滞后阻尼参数;并结合数值分析的方法,建立了该边坡的计算模型。为了分析其稳定性,在边坡上设置5个监测点进行模拟。计算结果表明:地震荷载下,水平位移随坡高的增加而增大,坡脚处的竖直位移达到最大值0.88 cm。当地震波加速度达到最大时,位移累计值也相应的达到最大;地震荷载作用下的水平推力对边坡稳定性有较大影响;边坡的塑性区域主要集中在边坡坡面。     

玄武岩纤维加筋黄土力学性质及微观机理研究

为探究玄武岩纤维应用于黄土加筋的作用机理,本文采用三轴试验和电镜扫描试验分析了玄武岩纤维尺寸、掺量、含水率等因素对加筋黄土试样的偏应力—应变曲线、抗剪强度指标及微观结构的影响。结果表明：(1)不同纤维尺寸加筋作用下,试样偏应力—应变曲线变化趋势相似,且试样抗剪强度随掺量的增加均呈现先增加后减小的趋势,但各自所对应的最优掺量有所区别。(2)试样抗剪强度的提高主要体现在土体黏聚力的提高,内摩擦角变化不明显。(3)加筋土样中土颗粒与纤维的接触形式及纤维的受力特点与纤维的尺寸及掺量有关。(4)纤维的加筋效果由多种因素相互作用所决定,当纤维尺寸为12 mm,掺量为0.4%时加筋效果最优。玄武岩纤维合理掺加可有效增强黄土抗剪强度,改变土体微观结构。     

黄土湿陷性质的微观研究

本文分析研究了黄土的微观结构与其湿陷性之间的关系,通过对微观照片的分析,把土中孔隙按大小划分为4种类型,按照颗粒的徘列形式又可划分为架空孔隙、镶嵌孔隙和粒内孔隙,其中架空孔隙是造成黄土湿陷的基本原因。而不同孔径的孔隙对黄土湿陷性的影响是不同的,孔径20μm可以作为一个区分的标准,孔径大于20μm孔隙含量的增加会使湿陷性增高。     

刚度差异对岩石破裂影响的颗粒流模拟研究

为研究矿物颗粒与胶结物刚度差异对岩石破裂的影响,基于平行黏结模型开展了不同颗粒有效模量、黏结有效模量下的压缩、拉伸试验研究。结果表明：颗粒有效模量与压弹性模量相关性最大,黏结有效模量与拉弹性模量相关性最大,同时受黏结有效模量影响的宏观参数包含且多于颗粒有效模量,优先标定黏结有效模量有助于提高模拟试验的准确性。固定黏结有效模量时,颗粒有效模量越大,岩体稳定性越好;固定颗粒有效模量时,黏结有效模量越大,颗粒稳定性越差;当两种有效模量增大时,模型易出现脆性破坏,反之易出现塑性破坏;刚度差异系数值反映了模型内部颗粒刚度和胶结体刚度的差别,刚度差异系数值越小,模型越容易产生裂隙,即矿物颗粒的刚度越大岩石越稳定,胶结物的刚度越大岩石越容易出现裂隙。最后利用试验实例验证了结论的准确性。     

加筋黄土的三轴试验研究

用三轴试验方法研究了加筋黄土的应力-应变及强度特性,得到了加筋土的强度指标与对应素土的强度指标间关系.通过强度的规格化性状的研究,分析了不同围压下加筋的效果;用复合材料观点及应力圆法解释了加筋土强度提高的原因.     

不同含水量下原状黄土的动力变形特性

通过在不同固结应力条件下对不同湿度西安原状黄土的动三轴实验,研究了不同湿度原状黄土的动应力应变关系、动模量、阻尼比特性。实验结果表明:①在不同固结应力条件下,不同湿度原状黄土的动应力应变关系符合双曲线模型,固结应力条件、含水量变化对动应力应变关系有明显的影响,但对动剪切模量比与动剪应变比关系基本没有影响;②不同含水量下模型中起始动剪切模量、最大动应力两个参数和固结平均主应力与固结应力比两者之积之间均有良好的幂函数关系,且对不同固结应力状态可以归一,而此幂函数关系式的系数与含水量之间也呈幂函数关系;③原状黄土的动阻尼比随动应变的增大而呈逐渐上升的趋势,阻尼比与动应变关系在半对数坐标系中呈线性关系,且对不同固结应力条件和不同含水量可以近似归一。     

黏性土无侧限抗压试验颗粒流软件(PFC)模拟的微观分析

无侧限抗压试验在研究黏性土的力学性质和破坏形态方面有着重要的作用,现从微观方面出发利用颗粒流中的clump单元来模拟黏性土无侧限抗压试验的基本颗粒和柔性边界。结果表明初始孔隙比、摩擦系数、颗粒间的刚度和黏聚力都会对黏性土的力学性质和试样内部颗粒间粘结个数及排列方向的变化还有试样剪切滑移带的形态和相关内力变化产生显著的影响。     

真三轴条件下单裂隙砂岩破坏过程的颗粒流模拟

采用颗粒流程序从细观角度对在真三轴条件下含单裂隙砂岩的裂纹扩展贯通模式、破裂机理展开研究,重点讨论了不同中主应力对单裂隙砂岩裂纹扩展和其力学特性的影响.研究结果表明:在真三轴压缩条件下,中主应力有助于增大含裂隙砂岩的强度,但过高的中主应力会加快裂纹的扩展、贯通,从而形成宏观破裂面;当中主应力的作用方向与裂隙走向垂直时,裂隙岩石的破坏模式为垂直于裂隙走向形成宏观剪切破裂面,含裂隙砂岩在真三轴压缩条件下的破坏主要为伴随拉破坏的剪切破坏机制.     

淤泥质砂土抗液化性能的动三轴试验研究

通过分别对不同配比的重塑淤泥质砂土试样进行室内动三轴试验,以进行淤泥质砂土抗液化性能的研究,探究砂颗粒粒径、颗粒级配和淤泥含量对淤泥质砂土抗液化性能的影响。研究结果表明:当粒径单一时,其抗液化性能随粒径的增大而增大;当为两种以上颗粒级配时,颗粒粒径跨度较大的级配不利于抗液化,连续的颗粒级配有利于抗液化;淤泥含量为影响其抗液化性能的重要因素,10%左右淤泥含量时抗液化能力最差,在此基础上增大或减小淤泥含量均增强其抗液化能力。     

粘性土平面应变试验颗粒流模拟可行性研究

对四组PFC^2D的数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比，研究表明利用颗流理论所建立起来的PFC^2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质颗粒集合体的级配特征等，针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究，并揭示了一些规律。     

基于颗粒流离散元的粘性土三轴剪切试验数值模拟

为了研究粘性土体的工程力学性质,本文通过对粘性试样进行室内三轴固结排水试验,得到了试样土体的应力—应变关系曲线以及强度指标,基于颗粒流离散元法的原理,利用PFC3D软件建立三轴试样模型,并设定颗粒间的接触为接触黏结模型,通过颗粒流数值试验对细观参数进行标定,从细观角度对粘性土的工程力学特性做了一定的研究。对比了不同围压下数值试验与室内试验的应力应变关系曲线,得到了较好的模拟效果。分析细观参数的变化对粘性土的应力—应变关系曲线的影响,得出边界条件、孔隙率、粘结强度、摩擦系数、接触刚度等细观参数的取值对粘性土的宏观力学性质有着显著的影响并对影响规律做了探讨,为今后的三轴试验颗粒流数值模拟提供了有价值的参考。     

软岩巷道开挖支护的颗粒离散元模拟

针对马路坪矿的一种典型软岩巷道,根据其地质条件和力学特性,将巷道围岩分成弹性区、塑性区和破裂区,进行弹塑性力学分析,得到其位移的封闭解析解.采用颗粒流软件PFC2D对软岩巷道开挖后围岩变形破坏规律进行数值模拟,探讨围岩各个关键部位的位移分布特征,研究结果与巷道弹塑性解能很好地吻合,说明基本模型的正确性,进而利用模型模拟支护,分析支护效果随支护时间的变化规律.所得结果可为类似巷道的破裂机制分析和支护设计提供理论指导.     

自然崩落采矿法的颗粒流数值模拟

以自然崩落采矿法为研究对象,利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法矿体崩落规律. 以某镍铜矿的地质条件及矿岩物理力学性质为依据,采用数值模拟的方法分析了自然崩落法的崩落规律. 结果表明:PFC2D模型在分析自然崩落过程中力学机理的同时,能有效地模拟自然崩落法采矿过程,并且能直观地给出矿体在崩落过程中各种参数的具体形态变化. 利用PFC2D模型预测该镍铜矿自然崩落法初始崩落拉底半径为10 m,连续崩落的拉底半径为22 m,有效地指导该矿自然崩落法的放矿.     

泥水盾构泥膜破坏实验及颗粒流数值模拟研究

以南京纬三路过江通道N线盾构带压开舱为工程背景,针对泥水盾构泥膜在气压荷载作用下破坏过程,结合现场施工工艺,进行了室内试验的分析研究。在此基础上利用颗粒流方法,考虑了地层颗粒形状、级配等细观参数,对泥膜破坏过程进行了模拟分析。结果表明:泥膜破坏是因为在气压作用下产生拉应力导致泥膜开裂透气。以0.45 MPa为节点,气压小于0.45 MPa时,随着气压的增加泥膜破坏稳定时间急剧减小;气压值大于0.45 MPa时,随着气压的增加泥膜破坏时间趋于稳定。相应研究结果可为工程实践提供参考。     

流场中轻浮颗粒下拉方式数值模拟与对比分析

基于Fluent软件,采用VOF和DPM模型对振动混合器和叶轮搅拌器中轻浮颗粒的分散过程进行数值模拟,分析了颗粒分散效果的影响因素。结果表明,与叶轮搅拌相比,振动混合器在相同离底间隙的条件下,轻浮颗粒的下拉效果更好,消耗功率更少。     

抛石挤淤机理及其颗粒流数值模拟研究

利用压载挤淤理论对深圳港大铲湾三期陆域形成工程及海口马村港区一期工程抛石挤淤堤挤淤深度进行预测研究,比较挤淤深度计算值与实测值;通过理论分析,提出抛石挤淤机理;采用颗粒流理论(PFC)模拟抛石挤淤的施工过程及施工控制条件;比较相同作业条件下不同淤泥层厚度的挤淤深度关系。研究结果表明:挤淤深度计算值明显小于实测值;抛石挤淤机理不仅仅是压载问题,它还包含块石动能冲击和局部应力集中对挤淤深度的影响;在不同抛填强度、块石直径的挤淤深度,其模拟结果与实测结果基本吻合,一次性抛石量越大;块石直径越大,则挤淤深度越大;淤泥层厚度越大,则挤淤深度也越大。     

基于流场数值模拟的多级泵转子动力学分析

根据多级泵零件二维图,应用Pro/E软件对转子系统主要部件进行实体建模,采用FLUENT软件对多级泵内部流场进行数值模拟,分析了轴向力及径向力随不同工况的变化情况,基于ANSYS软件对转子系统施加静力载荷,进行静力学、谐响应和瞬态动力学等分析.结果表明:转子系统在第1阶临界转速下的安全区运行,转子系统的振幅与转速变化呈...     

三轴条件下不同岩性岩石动静态力学参数特征试验分析

基于室内三轴测试获得地层条件下6种岩性岩石(深层长石岩屑砂岩、硬石膏质泥岩、泥质硬石膏岩、中深层岩屑砂岩、泥页岩及煤岩)声学及力学参数数据,对岩石物性、静态力学参数及动态声学参数间关系进行了研究。结果表明：不同岩性岩石密度与动静态力学参数间关系好于孔隙度,岩石密度与Vp间相关性好于Vs;岩石密度、孔隙度或纵横波波速与杨氏模量的关系好于泊松比;动态Vp/Vs与岩石孔缝及物性具有一定相关性。所测试6种岩性岩石中,由于泥质硬石膏岩密度大且致密,其动静态杨氏模量大体相当。其它各类岩性岩石动态杨氏模量值均大于静态值,平均约大30.5%;硬石膏质泥岩、泥质硬石膏岩和中深层岩屑砂岩的动态泊松比值略大于静态值,深层长石岩屑砂岩、泥页岩及煤岩的动态泊松比值略小于静态值,但动静态泊松比绝对差值不大。     

不同飞行高度下超声速来流/射流及其相互作用的数值模拟

采用高精度格式求解二维Navier-Stokes方程,研究了不同飞行高度下超声速来流和射流在后台阶相互作用的流场基本结构.时间推进采用三阶精度Runge-Kutta格式,分别应用五阶精度加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)格式、六阶精度中心差分格式来离散对...