复杂地质条件下初始地应力场反演分析方法

为获得较为合理和准确的初始地应力场分布,考虑了复杂地质条件中地形地貌及断层对地应力场的影响,提出了结合地层剥蚀模拟和侧压力系数法的地应力反演分析方法.该方法对侧压力系数法进行了改进,通过逐次开挖地层近似模拟地表剥蚀过程对现今地应力场的影响,并采用了隐含断层单元,将断层力学效应反映在岩体单元中,从而模拟断层附近地应力场的分布规律.最后对水电站地下厂房区域的地应力场进行了反演分析,结果表明:测点反演值与实测值符合良好,反演结果充分反映了河谷及断层区域地应力场的基本分布规律.     

一种实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法

初始地应力场是岩体工程结构有限元分析的重要初始条件,为了实现初始地应力场平衡,传统做法是在计算模型上施加与之相平衡的外荷载(体力、边界力),但外荷载往往组成复杂甚至不可知,且施加边界荷载所要求的模型边界条件通常与初始地应力平衡后结构计算分析所要求的模型边界条件不一致,这就为初始地应力场平衡带来了困难.为此,本文提出了一种可以实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法,该方法的基本思路是直接在有限元计算模型中施加结点荷载来与初始地应力场进行平衡,从而完全避免了由于外荷载的不可知以及边界条件不一致性所带来的困难;此外,由于所施加结点荷载是直接由初始地应力场通过单元积分计算出来的,故可实现初始地应力场的精确平衡.算例分析表明,所提出的方法不仅简便易行,且精度很高,是一种实现复杂初始地应力场平衡的通用方法.     

烟台地下水封洞库工程区地应力场数值模拟

基于地下水封洞库工程区的地质勘查成果,构建了工程区三维地应力场有限元模型,利用工程区实测地应力结果作为约束条件,以保证模拟结果的可靠性。模拟结果表明:(1)工程区压应力集中部位与NE向断裂的走向一致,工程区北部边界断裂F1对工程区的应力分布有阻碍限制作用;(2)场地中央断裂F9的应力已达到发生岩爆的条件;远离断裂,应力逐渐减小;(3)根据应力强度场和第三主应力场的特征并结合判断结构面稳定性的判别式分析,工程区内发育的产状为92°∠78°和190°∠65°的结构面的稳定性较差,在洞库开挖过程中应给予足够的重视。     

基于ABAQUS的初始地应力平衡方法研究

初始地应力是岩土工程数值模拟时必需考虑的重要因素,如何在ABAQUS有限元软件中对初始地应力进行平衡是确保数值计算结果正确性的关键。针对ABAQUS提供的4种不同的初始地应力平衡的方法,分别举例验证各种方法进行初始地应力平衡的适用性及其优缺点;分析结果表明:对于简单岩土体,ABAQUS提供的自动平衡法、关键字定义初始地应力法、ODB导入法、初始地应力提取法都可以达到平衡的效果,而对于复杂地质条件的岩土体,只有采用自动平衡法和初始地应力提取法才能获得较好的平衡效果;研究结论可为复杂岩土体数值计算提供了参考。     

岩石冲击损伤演化规律数值流形方法模拟

采用应力波衰减损伤模型对仅适用于模拟基于线性本构关系和恒定载荷作用下物体变形规律的数值 流形程序进行了扩展;利用扩展后的程序对岩石长杆在冲击载荷作用下的损伤演化规律进行了模拟,得出了不 同位置点处的损伤演化曲线和材料总体的损伤演化曲线。模拟结果表明,损伤的增加主要集中在冲击载荷作用 的初始阶段,随着时间的推移,应力波强度衰减,损伤将不再明显增加。     

地应力场灰色模拟方法研究

将灰色多项式模拟拟合理论应用于矿山地应力场的拟合计算中，提出对拟合地应力场模型的残差修正方法，并将方法应用于山西某铁矿的地应力实测数据的建模分析中。     

一种基于数值流形法的模拟岩体结构面新方法

利用数值流形方法可以方便有效地统一处理连续和非连续变形分析的优点,借鉴Goodman单元的相关理论,提出一种基于数值流形方法的模拟节理、裂隙和软弱夹层等岩体结构面的新方法,极大简化了含岩体结构面的复杂岩体工程的前处理及分析过程.算例分析表明了该方法的正确性和有效性.     

三维数值流形的面向对象设计

在给出扩展的三维数值流形的理论基础上，将面向对象技术引入到三维数值流形方法的程序设计中，详细地研究了基于三维数值流形理论的面向对象的程序设计和管理方法，并进行了类的设计，还给出了其中一些关键类的原型。作为应用实例，给出了三维数值计算结果。数值算例表明该算法与理论结果吻合，从而证明了面向对象程序设计的正确性。     

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.     

基于区间神经网络方法的初始地应力场的反分析

阐述了将区间数学引入神经网络方法中建立区间神经网络的方法,并将该方法应用于初始地应力场的模拟中,指出由于区间数能考虑多种因素引起的不确定性问题,因而计算模型较确定性模型更为合理,且其精度也较高。     

综合物探方法在复杂地质环境中的应用

煤矿企业兼并重组整合,大大推进了煤炭工业转型、安全、和谐发展。但是具有复杂地质条件的整合矿井普遍存在构造、采空等情况不详的问题,严重影响了大规模综合机械开采的实施,综合勘探非常必要。针对上述煤矿的地震地质特征及电性特征,结合反射地震法与瞬变电磁法的方法原理,阐述实际应用的实用性及有效性。     

多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟技术

采用三维可视化建模技术建立了冬瓜山铜矿的地质模型和工程结构模型,采用实体模型与块段模型套合技术,并把所构建的三维模型应用到力学分析模型中,实现了力学模型单元网格的自动划分,解决了多介质复杂结构条件下岩体工程开挖力学响应三维数值模拟问题.通过对冬瓜山的3种回采方案的力学分析,确定了最优的回采方案,研究结果对岩体工程设计和生产具有指导意义.图9,表3,参10.     

不同建筑环境下平均风速剖面的数值模拟

基于计算流体力学（CFD）方法对具有不同建筑环境参数的城市上空的风场进行系统性的数值模拟,并对平均风速剖面指数的变化规律进行讨论。研究结果表明,建筑平均高度对平均风速剖面指数的影响较大,建筑密度对平均风速剖面指数的影响较小。文中还给出了以建筑平均高度和建筑密度为自变量的平均风速剖面指数经验公式。     

复杂工况下的纸浆Kappa值软测量方法

在纸浆Kappa值软测量技术的研究与应用中,发现直接基于经验模型的Kappa值软测量方法在复杂工况应用中预测精度有所下降,针对这个问题,提出了首先利用Daubechies小波变换获得升温过程特征信息来进行工况分类,再进行分类模型预测的方法,以某制浆车间的130组样本数据为对象进行分析,证明了该方法在复杂工况下的预测结果要好于直接基于经验模型的Kappa值软测量方法。     

复杂环境条件下的逐孔松动爆破技术试验研究

采用逐孔松动爆破方法解决复杂环境条件下土石方爆破对振动、飞石等危害有严格要求的难题,并在小径湾华润大学土石方爆破开展现场试验研究.依据爆破方案、岩体工程条件与周围环境,合理选择爆破参数和装药结构,计算确定了孔间微差时间和排间微差时间,采用电子雷管V形爆破网络起爆.试验结果表明,采用电子雷管逐孔松动爆破方法,显著降低了爆破振动,现场无飞石,爆堆规整,能适用周边环境复杂的土石方爆破.     

Study on Simulation Method of Pipeline Networks＇ Dynamic Characteristic in Hydraulic Manifold Block

In the design of Hydraulic Manifold Blocks （HMB）, dynamic performance of inner pipeline networks usually should be evaluated. To meet the design requirements, dynamic characteristic simulation is often needed. Based on comprehensive study on the existing simulation methods, a new method combined of Power Bond Graph（PBG） and Computational Fluid Dynamic （CFD） is proposed. In this method, flow field of typical channels inside HMB is analyzed with CFD to obtain the local resistance coefficients. Then, with these coefficients, a new sectional lumped-parameter model including kinetic friction factor is developed using PBG. A typical HMB design example is given and the comparison between the simulation and the experimental results demonstrates the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

不同应力条件下爆破开挖对围岩损伤效应的数值模拟研究

根据芦岭矿的工程地质资料,拟定了硬岩和软岩的典型物理力学参数,并依托芦岭矿现场爆破参数,结合ANSYS/LS-DYNA软件,通过隐式-显式连续求解,完成了不同初始应力条件下硬岩和软岩巷爆破开挖的模拟. 计算结果表明,在5~25 MPa应力水平时,随着地应力的增加,近爆腔处围岩的损伤程度并不发生变化,而远离爆腔处围岩损伤程度明显减小,地应力对爆炸载荷所造成损伤抑制作用明显;相同爆破参数下,软岩爆破较硬岩更易受地应力的作用.     

偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段,套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象,这会对方位声波固井质量评价仪(azimuthally acoustic bond tool, AABT)的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应,分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系,并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明：仪器偏心对AABT测量响应影响很大,难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征,可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中,可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小,通常可以忽略。研究成果为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。