考虑颗粒形状的离散元法在岩土工程中的应用进展

随着计算条件的不断发展,颗粒离散元方法在岩土工程数值分析中已有一定应用。在真实条件下,颗粒形状往往较为复杂,因此对复杂颗粒形状的模拟在研究岩土颗粒材料物理力学特性中至关重要。简要阐释了目前颗粒离散元法在岩土工程中的应用现状,并重点分析了离散元模拟颗粒形状的两方面：模拟典型颗粒形状,模拟真实颗粒形状;同时根据已有研究总结离散元模拟颗粒形状方法存在的一些问题,提出颗粒形状模拟在岩土工程中的应用前景。     

岩土体颗粒破碎的离散元数值模拟技术综述

该文概述了岩土体颗粒破碎的理论研究价值及工程意义。结合颗粒破碎物理试验研究现状,综合阐述了目前数值模拟技术的优势和方法,并认为离散元方法的数值模拟可以更有效地对岩土体颗粒破碎进行研究。总结分析了在离散元方法中研究颗粒破碎的两种方法,黏结模型和颗粒破碎模型。     

数值计算方法在土木工程专业学生教学中的探讨

1.数值计算方法的重要性岩土工程问题的研究方法主要有经验法、解析法、数值计算方法等。但由于岩土工程的区域性、复杂性及差异性,经验法与解析法往往缺乏通用性,其计算结果的准确性很难得到保证。近年来,随着计算机技术的发展和岩土数值计算理论的前进,使得数值计算方法在岩土工程得到广泛的应用于工程实践,成为解决复杂岩土问题的有力工具。     

软岩巷道锚注支护效果的数值模拟研究

采用岩土工程数值模拟软件2D-σ,对软岩巷道锚注支护效果进行了数值模拟研究。研究表明,锚注支护利用锚杆与注浆相结合的方法,极大地提高了软岩巷道的支护效果,扩大了锚杆的使用范围。     

浅析岩土工程的数值分析方法

岩土工程领域的岩土力学数值分祈方法得到了迅速发展，出现了各种各样的数值分析方法。本文浅述了各种方法的研究现状和最新进展，着重介绍了各种方法的优缺点，并提出了解决问题的思路、方法和建议。     

考虑应变软化和剪胀特性的软岩洞室稳定性分析

岩土材料的复杂性使得人们无法采用统一的本构模型来表达其在外力作用下的力学响应特性.无数试验和实际工程表明,莫尔—库仑准则能较好地拟合试验结果和可靠地应用于岩土工程实践.数值模拟可充分发挥主观能动性,采用考虑应变软化和剪胀特性的莫尔—库仑模型进行软岩隧洞的稳定性模拟,以达到更精确地对工程实例进行数值模拟分析的目的.     

预应力锚索锚固机理数值模拟分析

预应力锚固技术是在预应力混凝土的基础上迅速发展起来的一项技术,随着高强度钢材和钢丝的出现以及钻孔和注浆技术的发展,预应力锚索在工程上得到了广泛的应用,并在改善岩土体的状态,提高岩土体的承载力和稳定性等方面的作用被大量的工程实践所证实。本文针对预应力锚索加固技术,采用数值模拟方法,对它的加固机理及其设计预应力锚索时应注意的问题进行研究讨论。     

基于BIM技术的岩土工程信息模型数值计算功能实现方法

当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土建筑信息模型(building information modelling, BIM)转换成计算模型的渠道。通过数据转换,研究岩土工程模型计算功能实现方法,建立BIM模型与计算模型间的映射关系,来解决这一难题。考虑岩土BIM模型和有限元模型的特点,根据等效刚度法,研究计算驱动的岩土工程BIM模型的概化方法。针对岩土BIM模型的数值计算功能需求,聚焦计算网格剖分环节,基于开源TetGen程序,对BIM模型进行四面体剖分,发展面向数值计算的BIM模型网格剖分技术。进一步,建立四面体网格模型与计算模型的信息一一映射关系,实现BIM软件与岩土工程通用数值分析软件之间的数据转换和信息交换,打通了复杂岩土BIM模型向计算模型转换的关键环节。最后,通过两个工程实例验证所提出的岩土BIM模型计算功能实现方法的可行性与有效性。     

有限元方法建立矿区模型的应用原理

近几十年来，随着计算机软硬件的迅速发展和计算速度不断提高，使大型的有限元数值方法在微机上运行很方便，使有限元方法逐渐成为研究岩土力学及工程问题的主要手段之一。在原始数据选取和模型建立较为合适的情况下，有限元数值方法在一定程度上可以取代昂贵的模拟试验。     

3D技术在岩土工程中的应用

由于三维可视化技术是将空间数据信息转换成三维图形,对大量数据处理具有高效性和直观性,该技术在岩土工程领域中已经得到了广泛的应用。主要介绍可视化技术在岩体的三维建模、三维数值模拟分析及岩体结构的三维网络模拟研究中应用。从而证明了可视化技术在岩土工程中的应用研究中具有十分重要的意义。     

向量随机场模拟及其在岩土工程中的应用

对于岩土工程中多个土性随机参数向量随机场,将随机场谱表示模拟方法与Monte-Carlo法相结合,得到了考虑土性参数自相关性与互相关性的Monte-Carlo随机有限元法,并应用于堤坡失效概率的计算。计算结果表明:谱表示模拟方法比普通协方差分解方法收敛速度快,采用该模拟方法的Monte-Carlo随机有限元法是计算岩土工程可靠度的有效方法;在土性参数随机场的模拟中应考虑参数间的互相关性对于岩土工程可靠度的显著影响。     

基于Surpac和Phase^2耦合的采空区稳定性模拟分析

为了解决数值模拟计算中复杂建模和单元剖分等前处理难度大的问题,采用三维地学模拟与数值模拟耦合的方法,研究了Surpac和Phase2耦合采空区围岩稳定性模拟.结合某矿山复杂空区群的实际情况,应用Surpac建立了矿山地学三维模型,将数据转换后导入Phase2软件构建了数值分析模型,进行了数值模拟计算,并根据模拟计算结果对采空区的围岩稳定性进行了分析.结果表明,采用数据转换方法将Surpac和Phase2两者的优势充分结合起来,为岩土工程的稳定性数值模拟研究提供了一条新的有效途径.     

包含摩尔-库仑准则的单元劈裂法模拟围压下节理扩展

以单元劈裂法作为基本方法,采用摩尔-库仑准则作为单元劈裂准则,探索和发展一种更为简单有效的节理扩展数值模拟方法.由于单元劈裂法是利用三角单元的几何特性构造出的一种特殊三节点节理单元,它可以在原网格划分方案基础上直接对裂纹扩展进行数值模拟.而摩尔-库仑准则是广泛应用于岩土工程材料的破坏准则,可以较为准确地预测岩土材料的破坏行为.因此,将二者结合起来,对节理扩展模拟具有较大优势.为验证本方法的有效性,分别模拟了不同围压下多裂纹岩石材料的破坏过程,并与相应试验结果进行对比分析.结果表明,本方法能再现不同围压下多裂纹扩展、汇合的基本过程和特征,从而说明本方法是有效的.     

MIDAS/GTS在土质边坡稳定性分析中的应用

目前,在岩土工程领域,数值方法在土质边坡稳定性分析中的应用越来越广泛,MIDAS/GTS岩土分析软件就是一种很好的数值分析工具。本文结合结合具体工程实例,利用MIDAS/GTS岩土分析软件对土质边坡在支护前后的稳定性情况进行分析,并将分析结果与理论分析进行比较,验证了该方法的准确性,这为今后土质边坡稳定性分析提供了一种可行方法。     

基于PFC-CFD的土体管涌数值模拟研究

堤防工程在高水头作用下的管涌、流土现象是岩土工程中很常见的一类自然灾害,广受社会关注.为研究堤坝土体管涌破坏现象的发展过程,采用颗粒流(PFC)和计算流体力学方法(CFD),基于南京长江大堤管涌案例,建立了土体管涌数值模型,研究了管涌渗透流体变化规律,分析了土体孔隙度及位移随管涌发展的变化趋势.研究结果表明:基于PFC-CFD的方法能够较好地模拟堤坝管涌现象,随着管涌的发展,渗透流速不断扩大,水压力和压力梯度分布发生改变,导致土体颗粒流失量不断增加,堤坝位移增大并存在更进一步破坏的可能.研究结果可为管涌过程细观数值模拟提供参考.     

海南炼油化工有限公司60万吨/年对二甲苯装置工程地基承载力数值模拟

罐区地基和基础的设计是影响装置工程稳定的重要因素,所以既要满足经济条件,更要满足强度和变形的要求。作者通过现场勘察、原位测试、室内实验和理论计算,查明了场区内各层岩土的类别、结构、厚度、坡度和工程特性,给出了各层岩土的物理力学指标。根据要分析程序(Partical Flow Code,简称PFC)对罐区天然地基承载力进行了数值模拟验算,对罐区44号孔进行了单桩极限承载力计算和地层变形进行了数值模拟。数值模拟结果和规范推荐公式计算结果表明,天然地基建议采用④强风化玄武岩为基础持力层,桩基建议采用人工挖孔桩,进入⑤中风化玄武岩1m可满足设计要求。     

岩土变形多重耦合模拟的数值方法

对岩土体多过程耦合变形的模拟的数值方法进行研究。     

岩土体的本构模型在Marc中的实施

在地下工程的数值模拟过程中，合理地模拟岩土体的本构关系是非常重要的。对大型有限元计算分析软件Marc进行了二次开发，介绍了如何在Marc中施加土体的Duncan—Chug非线性弹性模型和岩体的Drucker—Prager弹塑性模型。并通过工程实例表明文中所述方法是合理可行的。     

复杂地质条件下初始地应力场模拟的数值流形方法研究

数值流形方法分析岩土工程问题使用初应力模块施加初应力,但初应力在分析初始阶段易发生消散,无法有效保持.针对深埋问题本文提出在模型边界施加面力的方法来保持初应力.通过对均质各向同性、均质各向异性、非均质材料体进行验证,证明了所提方法的可靠性,随后将其运用于含裂隙复杂地质条件下初始地应力的模拟,并于UDEC计算结果进行对比.分析结果表明,该方法对数值流形方法的初始应力保持中具有积极效果,为采用数值流形方法开展数值模拟提供了有效支撑.     

基于高斯过程分类与蒙特卡洛模拟的岩土工程结构可靠度分析方法

岩土工程结构可靠度分析中,功能函数一般呈隐式且需借助有限元等数值计算来构建,采用传统蒙特卡洛模拟法求解时常遇到计算耗时大和计算效率低的问题,进而导致该方法在实际工程应用中受到极大限制。将结构可靠度求解问题转化为二元分类问题,把分类性能优异的高斯过程分类模型与蒙特卡洛法相结合,提出了岩土工程结构可靠度分析的高斯过程分类——蒙特卡洛法。根据所建立的隐式功能函数,采用岩土工程结构分析程序构造少量的学习样本,利用学习后的高斯过程分类模型重构极限状态方程,实现随机样本的安全或失效状态的准确识别,进而采用蒙特卡洛抽样模拟获得结构的失效概率与可靠指标。算例研究表明,方法简单易行,与传统蒙特卡洛模拟法相比较,计算效率明显较高,且易于与各种岩土工程结构分析程序或商业计算软件相结合。