煤矿区域构造应力场的实测与模拟

以某煤矿为工程背景 ,在分析原位多点实测应力分布特征的基础上 ,通过建立适合工程特点的数值分析模型 ,采用 DDM( Displacement Discontinuity Method)模拟了该工程区域的复杂断裂构造应力场 .分析探讨了复杂断层构造对煤矿区域应力状态的影响 .研究结果表明 ,煤矿区域原岩应力分布状态主要受断层构造的支配 ,断层的叠加扰动使原岩应力场重新分布 ,造成煤矿区域原岩应力状态的极端各向异性特征     

断层活化过程及煤柱失稳机理的数值模拟研究

为研究工作面沿断层走向推进时,断层煤柱宽度的大小对断层活化失稳与断层煤柱内部能量变化的影响,采用UDEC数值模拟软件建立平面应变模型。模拟研究了当逆断层下盘工作面的断层煤柱宽度减小时,断层煤柱内储存的能量与储能极限值的变化特征、断层活化过程与破坏趋势。研究结果表明:断层煤柱宽度减小时,煤柱支承压力峰值增大,弹性应变能增加,断层出现活化现象,并释放能量至煤柱,与弹性应变能叠加,同时断层煤柱的储能极限降低;当煤柱宽度为30 m时,煤柱中的弹性应变能首次超过储能极限值,当煤柱宽度为20 m时,煤柱中的弹性应变能量峰值为储能极限值的1.84倍。当断层煤柱宽度小于30 m时,煤柱易发生整体失稳和冲击危险,需要采取必要的灾害防治措施。     

断层效应反演问题的数值算法

考虑一类垂直断层效应反演问题,其数学模型是具有解析核的第一类积分方程.因其不适定性,获得它的稳定解非常困难.为获得其数值解,通过积分变换和变量代换,将其转化为一维Hausdorff矩同题进行求解,获得了近似解的误差估计.数值算例显示了算法的有效性.     

回采工作面断层附近岩石突出的数值模拟研究

本文应用数值模拟方法研究了在矿压条件下回采工作面断层附近的应力和塑性区变化以及岩石冲击机理。采用了非线性平面应变模型；设计了不同断层带宽度、倾向和倾角以及不同应力状态的五种方案，利用ＡＤＩＮＡ有限元程序（模式７）进行计算，结果在明，断层破碎带造成的应力异常集中和塑性区突变是发生岩石冲击的根本原因。断层带宽度、倾向和倾角对岩石冲击危险性均具有较大的影响。     

基于实测冰芯数据的南极海冰厚度的数值模拟

根据我国第22次南极科学考察现场观测数据以及现场采集的冰芯分析数据,考虑太阳辐射、云量等因素对南极海冰厚度变化的影响,利用最小二乘法辨识气温与冰表面温度之间的关系,并以辨识结果所得到的冰表面温度作为上边界条件,依据实测情况取结冰点-1．81℃作为下边界条件,对一维热传导方程采用Crank-Nicolson格式进行离散,对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度数据进行了对比。     

断层宽度对跨断层隧道错动反应特性影响的数值模拟

为了研究断层宽度对跨断层岩体隧道错动反应特性的影响,利用大型有限元软件ABAQUS,建立了断层错动三维有限元计算模型。在此基础上,以走滑断层为例,对比分析了断层宽度逐渐增大的过程中,跨断层岩体隧道的错动反应特性。计算结果表明:走滑断层错动作用下,衬砌拱腰主要承受拉/压应力,拱顶和拱底主要承受剪应力;拉/压应力峰值出现在变形最为剧烈位置处,剪应力峰值出现在错动盘和断层交界面附近。走滑断层错动对衬砌的影响范围随断层宽度的不同而有所不同:当断层宽度由0逐级增加至20、40 m时,影响范围逐渐增大;当断层宽度由40 m增加至60 m时,影响范围基本不变,说明断层错动对衬砌的影响范围存在一限值。     

虎豹湾矿井冻结温度场数值模拟与实测对比

内蒙古鄂尔多斯盆地已探明优质煤炭储量巨大,其表面覆盖地层主要包括侏罗系中统和白垩系.为深入研究侏罗系地层冻结规律,现场实测了内蒙古纳林河矿区虎豹湾煤矿主井冻结温度场.结合-330m层位粉砂岩热物理参数,通过ANSYS数值模拟的方法分析冻结壁温度场的发展规律,并得到了冻结壁发展速率等关键技术参数,数值模拟验证了实测的冻结壁发展规律,同时数值模拟应用在侏罗系冻结施工中冻结壁的发展规律的研究的可行性也得到了验证.此次研究对该地区的矿井冻结设计、优化及施工具有指导意义.     

混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证

为研究混凝土连续箱梁桥的日照温度场分布特征,以某大跨混凝土连续箱梁桥为研究对象,根据混凝土结构传热理论,结合当地气象参数与日照辐射半经验公式,采用ANSYS软件建立了混凝土箱梁桥二维瞬态日照温度场模型,模拟出晴天和阴天混凝土箱梁桥的温度场,并将模拟结果和实测结果进行对比.在此基础上,进一步模拟了混凝土箱梁桥的最大竖向温...     

跨断层地下管道破坏的数值模拟

应用非线性有限元分析软件ADINA对跨断层地下管道破坏进行数值模拟．考虑管土相互作用,管道 模型划分为四结点薄壳单元(shell)结构,土体和断层模型划分为三维实体单元(3-D Solid),断层作为有厚 度的特殊材料考虑,管道采用钢管,建立了管土相互作用的有限元分析模型．计算中,分析了地下管道分别 在静载和动载作用下,考虑摩擦和不考虑摩擦下的变形情况,根据模拟结果绘出了管道变形图、应力云图 及应力矢量图等．通过比较不同情况下管道的反应特征,发现跨断层地下管道破坏分析中管土摩擦不容忽 视,并得出几点结论．     

汶川地震主震断层构造应力场数值分析

以连续介质力学为基础,以地块动力学为指南,对2008年5月12日汶川Ms8.0地震的主震断层的构造应力场进行了定量分析.讨论了地块-地块、地块-断层和断层-断层间的相互作用.计算结果表明,应变能随断层破裂传播发生了迁移,在特定的边界条件下,能量场随断层的扩展而向边界迁移.从位移场、应力场和能量场的分布,对地震断层破裂的机制作了初步探讨.计算结果表明,汶川地震引发了川滇地区的地应力调整活动,该地震后在汶川-茂县断裂层上仍是应变能的集中分布区域,应该有能量释放.     

复杂岩体地应力场的随机反演及遗传优化

利用岩体工程量测的变形或应力，考虑量测结果的随机性，提出了复杂岩体初始地应力场的随机反分析模型．在该模型中，采用具有多项式分布的边界荷载来模拟构造应力场，地应力和边界荷载不必符合特定的分布和假定，可以模拟任意分布的复杂初始地应力场；与有限元相结合，采用改进的能全局优化和智能搜索的加速遗传算法反演出边界荷载多项式系数．最后通过工程实例进行了验证分析，表明该方法的有效和可行性．     

岩石裂纹相互作用的应力场分析

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,通过对岩石试样中预置的一组雁列式裂纹相互作用应力场的数值模拟,探讨了不同几何排布的雁列式裂纹应力场的相互作用的4种模式,再现了多裂纹相互作用的应力场叠加规律,讨论了裂纹的几何特征和力学特性对相互作用程度的影响,模拟结果和相关的理论和实验结果具有较好的一致性·     

硬质围岩铁路隧道初始地应力数值反演分析

在宝(鸡)-兰(州)复线东巨寺沟硬岩铁路隧道拱顶位移和位移收敛测试数据的基础上,采用有限元法对该隧道围岩的构造应力进行数值反演,利用地应力反演结果对隧道围岩稳定性进行了分析和评价.采用反演的地应力分析结果表明,拱顶下沉、水平位移收敛值与实测值接近,支护结构围岩处于稳定状态.     

基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析

通过对初始地应力场的计算方法的回顾，结合有限变形理论和人工神经网络理论，提出基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析方法。该方法综合了目前初始地应力场计算方法的优点，并考虑了我种因素对地应力场分布的影响。实例表明，按本文提出方法模拟的初始地应力场较为合理，且其精度也较高。此外，由于考虑了断层对初始地应力场的影响，可较好地解释实测地应力值分散的原因。     

锚索应力场分析及其应用研究

针对锚索预应力作用于岩体内形成的应力场状况,利用弹性力学中的Boussinesg解和R.D.Mindlin解,研究处于锚头的岩石是否会由于挤压而产生破坏,锚根附近的岩石是否会由于张拉而发生破坏。通过研究,得出了锚索预应力作用于岩体内各受力部位形成的应力特点;以及为避免群锚效应,锚索应保持的合理间距。将此研究应用于江苏省连云港将军崖岩画的加固工程中,取得了理想的工程效果。     

岩体初始地应力场对地下洞室围岩变形及应力的影响

基于施工力学的分析方法,建立了地下洞室开挖仿真计算的有限元列式、施工过程中岩体初始地应力场的释放上的卸荷是影响洞室稳定的主要因素,结合工程实例计算,分析了初始地应力场对地下洞室围碉变莆、应力的影响,结果表明,岩体的初始应力场侧向应力分量愈大,洞室侧墙内缩位移愈大而环向压力测有所减小,并使得顶拱沉降位移减小,环向压应力增大。     

层理岩体爆破应力波传播规律研究

本文以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响。研究发现：层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波透过层理的衰减度越大;当应力波由硬介质入射到软介质中时透射率小于1,反之透射率则大于1。当层理倾角大于30°时,应力波的反射率随层理倾角的增大而变大;小于30°时,应力波反射率随层理倾角的增大而减小。此外,运用公式求解得到质点振动速度衰减度随层理倾角变化关系。     

非均质性对岩体应力场反分析结果的影响

从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等效”连续介质力学模型假定下,采用不同力学模型对反算的弹性模量值有较明显影响,而节理岩体力学参数非均质性对反算原岩应力场的影响很小,均质、各向同性假定在原岩应力场实测和位移反分析中是适用的.     

车辆外部流场的数值模拟研究

将车辆外部流场视为三维定常可压缩气体的紊流流动来进行数值模拟,求出了车辆外部三维的压力、流速分布情况,获得了车辆外形与气动阻力系数等车辆空气动力学特性的定量关系;探讨了数值模拟的数学模型与计算方法和提高计算精度与加速收敛的措施,并用测试结果验证了计算结果的正确性