胶结充填体冲击破坏及损伤演化数值模拟研究

为定量描述胶结充填体在动载作用下的损伤程度及破坏过程,利用数值模拟软件对胶结充填体进行SHPB动态冲击,并通过室内SHPB冲击试验结果验证数值模拟方法的可行性. 对不同冲击速度（1.5 ,1.7 ,1.8 ,2.0 m/s）条件下4种配比胶结充填体（灰砂质量比分别为1∶4, 1∶6, 1∶8, 1∶10）,采用微裂纹密度法定义损伤变量值d,进行损伤规律及破坏过程的数值模拟研究. 结果表明:数值模拟中使用波形整形器可获得更加理想的矩形波,使试件同一平面单元所受应力均匀,无应力集中现象;数值模拟结果很好地展现了胶结充填体的动态破坏过程,其整体破坏趋势为边缘发生剥落后裂纹向内部延伸与贯穿;在加载速度从1.7 m/s增加至1.8 m/s的过程中,损伤变量增大幅度超过10％;冲击速度由1.5 m/s增加至2.0 m/s的过程中,灰砂质量比为1∶4, 1∶6, 1∶8和1∶10的胶结充填体的损伤变量d变化范围分别为0.238～0.336,0.274～0.413,0.391～0.547,0.473～0.617,灰砂质量比1∶6变化至1∶8时,出现明显的损伤“跃升”现象.      

膏体充填体多场性能的实验研究与数值模拟:回顾与展望

膏体充填技术是一种用于治理地下采空区和尾矿库的绿色采矿方法。膏体充填体在采场中的固化过程是热–水–力–化学多场性能共同作用的结果。目前,对膏体充填体多场性能的研究主要包括室内相似模拟实验、现场多场性能监测实验、多场性能耦合模型构建、多场性能数值模拟。由于难以在真实采场中研究膏体充填体的原位多场性能,目前针对膏体充填体的原位多场性能的研究大多采用数值模拟方法。通过对真实采场中的膏体充填体的不同条件(例如,养护环境、采场几何形状、排水条件以及有无充填挡墙和充填速率等因素)进行模拟,进一步研究膏体充填体的原位多场性能。本文总结了开展膏体充填体多场性能数值模拟所采用的数学模型,并列举了数值模拟在原位膏体充填体多场性能演化的工程应用实例。最后提出膏体充填体多场性能需要加强相关理论研究,形成基于膏体充填体的强度设计准则,开展膏体充填体多场性能的全域数值模拟,开发基于膏体充填体多场性能演化的安全预警技术,开发膏体充填体多场性能监测技术和监测设备的自动化和无线化,实现膏体充填体多场性能监测技术的应用和推广。     

某金属矿床充填法开采稳定性数值模拟研究

针对某金属矿床开采环境较为复杂,采用上向水平分层充填法开采,利用已经掌握的关于空区几何形态、矿岩特性等已知条件,建立矿体三维数值模型,通过数值模拟分析使用充填法开采矿体的稳定性.生产结果表明,应用数值模拟结果指导采矿方法和开采工艺设计是合理的,模拟结果为类似条件下矿山的开采提供了参考.     

充填体–围岩组合体三轴力学行为数值模拟试验分析

分析充填体与围岩相互作用机理是地下矿山充填采场稳定性评价关键。以空场嗣后充填采场为物理原型,将充填体与围岩协同考虑,概化出了充填体-围岩组合体实验室尺度模型,基于RFPA3D构建了具有一个粗糙接触面、两种灰砂配比、四个接触面倾角和三种围压的充填体-围岩组合体三轴压缩试验数值分析模型,系统分析了组合体的三轴应力应变曲线、强度、破坏模式、破坏过程与声发射演化规律,并通过组合体静力学分析模型和文献对比方法验证了结果的可靠性。研究结果表明,充填体-围岩组合体在三轴压缩下的变形、强度特征和破坏模式与接触面倾角、围岩和灰砂配比有关联关系;应力-应变曲线可分为压实、弹性、屈服、应变软化和残余应力五个阶段,不同阶段的声发射特征变化明显;充填体-围岩组合体三轴抗压强度随围压的增加呈线性增加;当接触面倾角为45°和60°时,组合体破坏发生在接触面和充填体区域。当接触面倾角为75°和90°时,充填体、接触面和围岩区域均有破坏。研究结论可为地下充填采场的稳定性分析提供理论依据。     

公路下充填开采的相似材料及数值模拟研究

针对公路下大量压煤的实际情况,为尝试性地探索公路下采煤的合适方法,利用相似材料模拟实验对公路下充填开采进行了研究,通过实验得到了公路在充填开采状态下所产生的移动和变形值;同时利用有限元软件ADINA进行三维数值模拟,将数值模拟与相似材料模拟实验的结果进行了对比分析,并研究了开采时煤层倾角、采深对公路稳定性的影响.研究表...     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

简化代数应力模型在型腔充填数值模拟中的应用

针对型腔充填过程中的紊流流动,将计及紊流各向异性的简化代数应力模型引入ＰＨＯＥＮＩＣＳ软件中,并通过对确定自由表面界面流率的ｖａｎ Ｌｅｅｒ 格式进行修正,完成了恒温流体充填过程三维时均速度场和自由表面的数值模拟．与实验结果的对比表明,基于ＰＨＯＥＮＩＣＳ软件开发的充填模拟能够对复杂型腔的充填过程进行数值计算     

液态金属充填铸型的数值模拟

应用数值计算方法，通过求解Ｎ－Ｓ方程；并运用质点漂移法（ＭＡＣ）确定充填铸型过程中变化的流体表面形貌，对液态金属充填铸型时这一复杂的流动现象进行了仿真模拟。     

基于有限元法的高压挤压砾石充填数值模拟

从疏松砂岩的岩石特性以及施工工艺角度分析了影响高压挤压砾石充填效果的各种可能因素。在此基础上，采用有限元分析软件针对射孔井进行了数值模拟，模拟结果显示射孔沿着最大水平主应力方向，有助于裂缝的产生。在数值模拟的基础上分析了高压挤压过程中疏松砂岩的启裂机理，认为压密砂层的破裂压力即为高压挤压砾石充填的启裂压力，其裂缝形态，直接影响着近井地带的裂缝形态。     

河南油田注水地层异常压力理论研究

为了解决河南油田经过常年注水开发,使得地层压力发生变化,加上地层非均质性和复杂断层等方面的影响,地层压力变得更加错综复杂的问题。通过以渗流解析公式和油藏数值模拟两种手段为基础,研究了注水井泄压半径和地层异常压力分布规律,分别建立出注水井泄压半径理论图版。两图版相互验证,虽有一些差异,但趋势和结论均一致。结果表明:当地下注采比大于1时,无因次泄压半径均大于0.5,而且随着无因次波及面积的增大,无因次泄压半径逐渐增大。该图版不仅对河南油田高压区块的现场钻关井方案的合理制定提供了理论依据,对解决其他油田的类似问题也具有指导意义。     

北票矿区岩体应力状态的数值分析

文中以地质动力区划方法查明的各级活动断裂为区域构造格架，将矿区简化成由２７条断裂的弹塑性平面模型。经过数值模拟计算，得出了１－２断裂所形成的构造应力区是北票矿区煤与瓦斯突出的主要成因，是矿区动力现象显现的动力源的结论     

窄缝挑坎底板压力分布的数值分析

通过对乍缝批坎收缩段水力特性的分析，提出了底板压力分布的二维数学模型。计算结果表明，本文数值分析方法能够反映窄缝挑坎收缩段的水力特性，底板压力分布与模型试验结果比较吻合。     

大学教师角色扮演的哲学与社会学分析

要想获得一幅大学教师在现代社会中全景式、最真实的角色扮演图景,必须采取不同于以往的理论视域,这就是兼合社会学"拟剧论"与"批判理论",兼合哲学认识论与生存论,以及使群体类生存的实践与个体的生存实践互释,通过理论的这种综合创新就可以获得一种完整、真切、清晰的看问题的境界与高度.     

深埋垂直板裂结构岩体中洞室失稳破坏机制

采用RFPA数值模拟软件对深埋垂直板裂结构岩体中洞室围岩失稳破坏过程进行了模拟,研究了在不同侧压力系数条件下板裂围岩的失稳破坏特点,并与完整岩体中相同条件下的洞室的失稳破坏情况进行了对比.研究结果表明,侧压力系数对深埋垂直板裂结构洞室围岩的破坏形式具有重要影响,边墙岩柱的溃屈失稳破坏发生在侧压力系数小于1的情况;当侧压力系数大于1时,破坏集中发生在拱顶和隧道底部,边墙岩柱不发生溃屈破坏.指出梁板理论应用于板裂结构岩体洞室稳定性评价的局限性.在深埋情况下,洞室围岩的破坏以应力控制为主,结构面的影响居于次要地位.     

非线性准则下隧道围岩响应的理论和数值分析

采用Hoek-Brown非线性准则描述岩土破坏特征更能反映岩体固有特点和非线性破坏特征,以及岩石强度、结构面组数、所处应力状态对岩体强度的影响。首先,通过理论分析,得到了围岩开挖后应力和变形情况;然后,利用数值计算软件,建立了Hoek-Brown准则下隧道的数值计算方法和计算模型,分析了隧道在开挖情况下的应力变形情况,得到围岩的径向应力、切向应力、剪应变分布、塑性区分布和位移情况,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,结果表明:①隧道开挖引起岩体的扰动,使其从平衡状态转为不平衡状态。随着时间的推移,不平衡力逐渐在岩体中消散均化,岩体的扰动逐渐减小,最终趋于平衡。②数值解均略大于理论解,但二者差别十分微小,从而验证了数值方法的正确性。     

层状坚硬顶板条件下矿压规律的数值分析

本文对北京矿务局大安山矿７０２机采面的矿区规律进行了数值模拟研究．得出了该工作面直接顶、老顶的冒落及破坏规律．经与物理模拟结果对比．结论基本一致．为类似采场的矿医研究提供了一种研究手段．     

乳腺组织温度分布的数值模拟研究

基于正常乳腺的解剖学结构和生理学特征,建立了一个乳腺组织多维热传递模型,采用有限元法求解热传导方程,获得乳腺组织的稳态温度分布.结果表明:乳腺浅表或深部组织的血液灌注和代谢产热等参数的变化均在一定程度上影响乳腺组织的温度分布,但相比之下,血液灌注的变化,尤其是浅表组织血液灌注的变化对乳腺皮表温度的影响更为显著.研究结果有望为乳腺热图像分析提供重要的参考.