碰撞倾角对碎片云分布影响的数值模拟

研究超高速斜碰撞所形成的二次碎片云的分布特性. 采用SPH与Lagrange耦合的方法计算了靶板上的穿孔尺寸随碰撞倾角的变化,并在此基础上模拟了碰撞倾角对二次碎片云分布的影响. 计算结果与实验拟合结果表明,所采用的耦合方法可以很好地模拟穿孔尺寸和二次碎片云分布;当碰撞倾角增大到60°时,法线碎片云的质心轨迹与直线碎片云的质心轨迹明显分离,并且反跳碎片云中弹丸材料的粒子数目将显著增加.     

煤层倾角对煤层侧支承压力影响的数值模拟研究

利用数值模拟的方法结合平煤天安八矿地质情况,模拟了不同角度条件下煤层对侧支承压力的影响,并应用理论分析和现场验证的方法说明了模拟结果的合理性,所得结论在实际工程中有一定的应用价值。     

地层蓄热效应对输气管道数值模拟精度的影响

采用一维非等温天然气流动模型对高压天然气输送管线中的快瞬变流动进行数值模拟,研究地层蓄热效应对高压天然气快瞬变管流数值模拟精度的影响.从工程实际角度对质量、动量和能量守恒方程的基本变量进行等价变换,建立天然气管流与外界地层之间一维轴对称的非稳态传热模型,以BWRS状态方程为基础,采用特征线法对天然气管流的快瞬变过程数学...     

地层沉陷的数值模拟应用研究

系统地总结了近些年来，应用有限元、离散元等数值分析方法研究开采引起地层沉限的一些成果，用有限单元法分析了辽源矿务局西安煤矿立井保护煤柱开采引起的筒变形和滑移，在断层与井筒交界处，井筒发生了错动，且周围明显呈现塑性破坏区；用离散单元法研究了地下开采引起地层沉陷的动态发展过程，对指导建（构）筑物下开采具有重要意义，并且表明数值模拟方法对分析含构造岩林地表沉陷是行之有效的。     

浅埋隧道开挖对地层变形影响的数值模拟

浅埋隧道的开挖过程会对其上部地层产生较为严重的影响,从而诱发地表变形,并间接影响隧道的稳定性。本文运用FLAC3D软件对某市政隧道的开挖进行数值模拟,经分析得知此隧道的地表沉降均小于1cm,隧道施工过程较为安全,稳定性较好。     

地层塑性对水力压裂裂缝扩展影响的数值模拟

在具有塑性特征的地层中,岩石的塑性变形对水力压裂裂缝形态的影响显著,传统压裂模型大多未考虑塑性对裂缝起裂和延伸的影响。因此,考虑地层岩石弹塑性变形、黏性压裂液流动与裂缝扩展的非线性耦合,建立了弹塑性地层中压裂裂缝扩展的数值计算模型,对弹塑性地层中压裂裂缝扩展行为进行了数值模拟研究,探索塑性变形对裂缝扩展特性的影响。结果表明弹塑性地层裂缝扩展过程中裂缝尖端附近会产生显著的塑性变形,与仅考虑弹性的计算结果相比,压裂地层所需的裂缝扩展压力更高,且形成的裂缝相对更短、更宽。通过数值模拟计算,分析了地层岩石强度、压裂液黏度及注入速率对地层中压裂裂缝扩展的影响,表明地层强度对裂缝扩展行为影响显著,强度越低,塑性变形程度越大,裂缝扩展压力越高,同时裂缝长度越短,宽度越宽。压裂液黏度对裂缝扩展影响相对较小,而在总注入流量相同的情况下,压裂液注入速率对裂缝扩展的影响不明显。     

夹层对底水锥进抑制作用的研究

从研究底水突入油井的机理出发，讨论了底水上窜绕过夹层的过程。根据Ｋ．Ｈ．Ｃｏａｔｓ的底水流模型，计算了底水绕过夹层时的累积水侵量，详细讨论了夹层所在位置、大小和厚度对底水锥进的影响。研究表明：处于油水界面之上的夹层对底水锥进能有效抑制，提高了开采效果；夹层半径越大，对水侵量的减小越大，其有效作用时间越长；夹层的作用还同油层的非均质性和开采速度密切相关；有夹层的油藏，开采速度和打开程度可适当提高     

深部矿井热害治理地层储冷数值模拟研究

以夹河矿为例,以该矿的地质条件、热力学及水力学参数为设计参数,采用数值模拟方法,对储冷井的等温线、不同温度范围冷水体体积及储冷时冷水体最大影响半径进行了数值模拟分析.分析结果表明,回灌流量越大,回灌温度越低,越有利于储冷.从理论上证明了,储冷层冷水体在井下制冷设备运行过程中,可为井下工作面降温提供充足的冷量.图7,表4,参8.     

矩形顶管掘进地层变形规律数值模拟研究

矩形顶管具有高利用率、扰动小、造价低等优点,被广泛应用于浅埋地下工程施工中。目前的研究大多利用力的控制,不能够对地表沉降进行准确预测。基于此,依托苏州某矩形顶管项目,利用“位移控制法”实现顶进全过程数值模拟;在充分考虑管土摩擦作用和超挖地层损失影响下,分别利用“罚函数”法和“等代层”法进行模拟,建立矩形顶管三维动态数值模型,研究顶管施工对地表横向和纵向变形的影响规律。在此基础上,进一步研究摩擦系数、内摩擦角以及黏聚力等敏感性参数对地表变形的影响规律。结合工程实测数据,验证数值计算结果的正确性。研究结果表明：顶管掘进过程中掌子面前方土体隆起,后方沉降,顶管施工完成后地表横向呈现整体沉降,沿中轴线对称分布,地表变形与摩擦力成正比,与土体内摩擦角、黏聚力成反比。     

地层倾角测井系统

论述地层倾角测井系统测量参数、硬件环境和在此基础上设计的地层倾角测井系统软件包—现场测井服务软件包DIPB。实现了测井过程的数据采集、数据处理、曲线显示、磁带记录和过程的实时控制。     

黏土砾石地层隧洞开挖压力拱数值模拟研究

为分析黏土砾石层中隧洞开挖时周围土体中拱效应的发展规律,基于离散元的方法研究了不同含石率下土体的位移发展过程,分析了隧洞从开挖到塌方结束过程中应力变化曲线,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.结果表明：隧洞顶部的土体位移最大,越靠近隧洞两端越小,受扰动区域的沉降最大值随含石率增加而减小,同时更集中在隧洞顶部;隧洞开挖后,应力变化过程主要分为成拱阶段、坍塌阶段以及稳定阶段,隧洞周围土体的应力呈现环向应力增加、径向应力减小的趋势,在隧洞边墙处出现应力集中现象;通过应力张量十字架来反映土体的应力大小与方向,展示了塌落拱与开挖时步的关系,清楚地显示了拱效应在黏土砾石层中的形态,揭示了拱效应由成型到消失的变化机理,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.     

地层测试器在渗透率各向异性地层中响应的数值模拟

用三维有限元方法模拟油水两相情况下的渗透率各向异性地层地层测试器的响应规律,并对地层测试响应进行物理试验测试,以验证模拟结果的可靠性.结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好;地层流体的流动形态随着流动时间的增加而变化,渗透率各向异性比越大,单探针压降和多探针的时间延迟越大.     

不同煤层倾角条件下区段煤柱应力分布数值模拟研究

针对平煤集团十三矿煤层倾角变化大,回采巷道支护困难等问题,通过岩石力学参数测试分别模拟煤层埋深300m、500m、800m和倾角0°、25°、30°情况下区段工作面侧向压力分布规律和区段煤柱受力情况,并对12020区段运输平巷（下巷）实体煤侧的应力及围岩变形监测、。研究结果表明：随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力承非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,随着煤层倾角的增大,这种差异有扩大的趋势。数值分析结果和现场抽采参数分析结果基本吻合,对区段煤柱优化和巷道安全支护具有重要意义。     

考虑地层空间分布的数值模拟方法

传统地下工程数值模拟过程中,由于较少考虑地层实际分布情况导致数值模拟结果与实际情况存在较大差异,故提出一种考虑实际地层空间分布情况的简便方法。该方法大致步骤为:基于钻孔资料,建立多层数字高程模型,通过MATLAB程序和FLAC~(3D)中的FISH程序,将地层分布信息导入数值模型,并以盾构隧道为例,说明其实际应用。研究结果表明:(1)该方法可以在保证数值模型网格划分质量的前提下,充分考虑实际地层分布情况,使得数值模拟结果更贴近实际情况;(2)通过比较均匀地层数值模型和采用不同插值算法生成的地层数值模型计算结果,显示数值模型中地层分布的差异对计算结果影响较大。     

水库对局地气候影响的数值模拟研究

大型水库建设改变了上游地区的地形高度和地表特征,必将对周边地区的局地气候产生影响.利用高分辨率边界层模式模拟研究了在高山峡谷地区由于水库建设可能导致的局地气候变化.结果表明:高山峡谷地区的水库将导致附近地区在冬季增温,增温幅度可达0.4～0.85℃,使春、夏、秋季降温,最大降温幅度可达2℃,但水库对附近地区气温的影响范围较小,影响温度0.1℃的水平范围约为2.5km,影响高度约500m;水库对气温影响的日变化规律冬季和其它季节不同,冬季使全天增温,白天增温幅度大,夜间增温幅度小,其余季节在夜间使气温增加,在白天使气温下降,夜间增温和白天降温的转换时刻大约在上午8时和晚间21时;在冬、春、夏和秋季,水库附近的相对湿度可分别增加约29.8%,37.2%,13.3%和20.3%,影响范围小于3km;水库将使附近的地面风速有明显增加,水库附近风速增加的幅度小于0.5m/s.     

用动态物理模拟实验研究夹层长度对底水锥进的影响

采用烧结的平面物理模型 ,实验模拟底水绕过上窜夹层的动态过程 .实验考察了不同夹层位置下夹层长度对水锥的影响规律 ,进而得到夹层相对长度对水突破时间及无水采出程度的影响曲线 .研究表明 ,当夹层位于原始油水界面时 ,较短的夹层对水锥无明显影响 ,只有夹层长度达到一定值后它对水锥的抑制作用才表现出来 ,且夹层越长抑制效果越好 ;当夹层位于原始油水界面以上时 ,夹层长度对水锥的影响就复杂一些 ,夹层长度存在一最佳区间     

外力对斜坡稳定性影响的数值模拟研究

风载等外荷载传递至基础后,将对斜坡地基的稳定性造成影响。采用将外荷载当作是集中力作用于基础中部的思路,来模拟外荷载对斜坡稳定的影响。通过设置不同集中力作用的方向,以求模拟由于外界环境变化引起的各类外荷载的作用,并分析规律。利用有限差分软件FLAC3D,结合强度折减理论,可将模型内部的应力、变形的变化过程显示,并可按一定标准判定安全系数和滑动面形态。计算结果表明:作用于水平方向和垂直方向的集中力对斜坡稳定性均有影响,指向斜坡的水平力对稳定性的影响较大。指向斜坡内部的集中力可提高斜坡地基的稳定性。     

水驱油地层电阻率变化规律数值模拟及拐点影响因素分析

为确定水驱过程中地层电阻率与含水饱和度之间的关系,提出变倍数多倍注入水物质平衡理论模拟方法,模拟分析淡水水淹时各种地质因素对地层电阻率变化规律和拐点含水饱和度的影响,并与岩心水驱试验数据进行对比.结果表明:数值模拟方法精度较高;地层物性越好、注入水与原始地层水电阻率比值越大,拐点含水饱和度越小,水淹进程就越快越强;束缚...     

不同裂缝倾角诱导井底岩爆动态演化数值模拟

氮气钻井钻遇致密砂岩裂缝圈闭导致井底岩爆是QL1井恶性井喷事故的根本诱因,针对岩爆的动态演化过程进行系统分析并形成正确认识是恢复氮气钻井技术良性发展的紧迫需要.应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,以致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标...     

大倾角煤层开采矿压显现规律数值模拟

基于云南观音山煤矿已有的煤层地质条件,采用数值模拟软件FLAC3D,建立了大倾角软顶底板煤层数值模型,模拟分析了工作面回采时煤壁内应力分布、顶板下沉及底板鼓起情况。根据数值模拟结果分析,其工作面的初次来压步距在20m左右。研究了工作面推至100m时,沿工作面走向和倾向的垂直应力和变形分布规律。对现场矿山压力控制具有一定参考价值。