基于颗粒流数值方法的岩石压剪破坏细观特征研究

压剪破坏是影响岩体工程安全的主要因素,基于颗粒流程序的伺服控制原理,采用等效晶质模型模拟了粉砂质板岩的压剪破坏过程,通过与室内试验对比验证了其适用性,并从细观角度揭示了岩石在压剪过程中的破坏机理。结果表明:裂纹增长速率与试件压剪过程中经历的弹性、塑性和破坏3个阶段具有相关性;张拉、剪切裂纹呈同步增长趋势,但峰后张拉裂纹增长速率快于剪切裂纹,即试件峰后以张拉破坏为主;随剪切角增大,由沿晶和穿晶断裂向以沿晶断裂为主转变,裂纹数量减小且扩展方向向断裂面集中;穿晶断裂的扩展更容易导致局部失稳,即在宏观上表现为塑性阶段;穿晶裂纹主要沿断裂面扩展、贯通,一定程度上可以抑制断裂面附近较大破裂块体的产生。     

基于熵权二维云模型的深基坑施工风险评价

深基坑施工过程中的风险因素具有模糊性与随机性的特点,基于此提出一种熵权二维云模型的风险评价方法。从环境因素、管理因素和施工因素3个方面进行危险源辨识,确定深基坑施工风险评价指标体系,并应用熵权法对评价指标进行加权处理;将风险概率和风险后果作为二维云模型的基础变量,同时提出风险云相近度的计算方法以确定风险等级。应用上述方法对南宁轨道交通3号线青秀山站明挖站厅基坑的施工过程进行了风险评价,得出该施工过程的风险需采取一定控制措施方可接受,与实际情况相符,表明基于熵权二维云模型的风险评价方法合理可行。     

基于可拓云理论的泥炭质土场地沉降风险评价

为更好地研究泥炭质土场地地铁车站基坑周边沉降问题,预测和评估施工时及施工后的沉降风险,在分析了泥炭质土的特点后,选择土层厚度、有机质质量分数、重度、天然含水率、孔隙比、土层埋深和压缩模量7个指标,建立沉降风险评估指标体系,并根据改进层次分析法和改进熵权法求出主观权重与客观权重,最后用理想点法耦合主客观权重求出各评价指标的综合权重;根据沉降等级分类标准,生成每个评价指标的云滴图,计算得到各评价因子的可拓云矩阵,进而将综合权重向量与可拓云矩阵相乘得到综合确定度,根据综合确定度最大原则确定样本沉降风险等级。以昆明某地铁车站施工监测数据为例,用建立的可拓云模型对泥炭质土场地的沉降风险进行评价,最终评价结果与实际监测结果吻合较好,验证了分析方法的合理性及可行性。该评价方法充分考虑了多种因素影响,明确了沉降的风险等级,评价结果为泥炭土场地上建(构)筑物的设计施工及应急处理提供了理论依据。     

基于下落法的PFC3D岩土模型构建及应用

使用PFC3D按照其用户手册上的步骤构建模型时,存在半径放大系数(mul)确定困难、构造的不同属性颗粒体的边界连接程度难以保证等问题。由此,提出了基于"下落法(Particles Fall Method,PFM)"的PFC3D岩土模型的构造方法。该方法根据颗粒岩体的自然形成过程,在规定区域内使颗粒自然下落堆积、压实和充分接触,然后通过删除规定形状外的颗粒进行构型,计算至平衡得到初始地应力场。与经典步骤相比该方法不用计算mul,不用建立边坡墙和土层间的分界墙,不用消除悬浮颗粒;但增加了颗粒下落计算和构型过程。提供了整体下落法(Overall Particles Fall Method,OPFM)和分层下落法(Hierarchical Particles Fall Method,HPFM)两种方式。通过实际工程分析,总体上模型的精确度和构造便捷程度优于经典方法,一次模型构建的成功率较高。     

球形连通容器内可燃气体爆炸过程的数值模拟

为研究连通容器内气体爆炸规律,采用流体力学软件Fluent对球形连通容器内预混气体爆炸过程进行模拟,分析了不同管道长度和传爆方向条件下连通容器内压力和中心轴线上的速度变化。结果表明:随连接管长增加,连通容器内压力峰值更高,连通容器在压力稳定阶段保持的压力更小;较之小容器中心点火、大容器中心点火连通容器内压力迅速上升期及达到压力峰值的时间更迟,连通容器内的压力峰值更高,不同传爆方向时,传爆容器内的压力都先于起爆容器达到一个极值;火焰进入传爆容器后,轴线速度得到极大提高,最大值出现在管道内靠近传爆容器的接合处,可燃气体基本燃烧完时,连通容器轴线速度随连接管长增加下降更慢。     

基于ANSYS技术的尿素合成塔安全寿命评估

针对国内高压设备的运行状态,为进一步提高尿素高压设备的科学管理水平,最大限度挖掘设备潜力,减少故障损失,提高维修效益,将设备安全寿命评价技术引入尿素高压设备的管理中,建立一套完整的尿素高压设备安全寿命评价体系.结合设备运行的目标期望及现场情况,以乌鲁木齐石化公司化肥厂尿素合成塔为例,运用ANSYS有限元分析技术,提出尿素合成塔安全寿命的评价流程,给出了尿素合成塔安全寿命的简化计算评价方法和基于有限元的精细计算评价方法.根据该方法可以在不同条件和要求下对尿素高压设备寿命进行估算,并利用尿素合成塔安全寿命评估实例对尿素高压设备安全寿命评估体系进行分析和说明.结果表明,该体系能够根据现场情况合理地对尿素高压设备进行寿命评估.     

冲击倾向性煤体力-电感应规律试验研究

为提高冲击地压预测的准确性,应用自行研发的多通道电荷感应监测系统,对单轴压缩条件下冲击倾向性煤体变形破坏过程中力-电感应规律进行了试验研究。结果表明:冲击倾向性煤体的单轴抗压强度大,破坏失稳时间短,煤体失稳具有显著的突发性特点;冲击倾向性煤体的电荷波动幅值大于无冲击倾向性煤体的电荷波动幅值;冲击倾向性煤体的单位时间电荷量大于无冲击倾向性煤体的单位时间电荷量;冲击倾向性煤体表面累积的自由电荷总量和单位时间内从煤体表面逃逸出来的自由电荷数多于无冲击倾向性煤体的表面累积的自由电荷总量和单位时间内从煤体表面逃逸出来的自由电荷数;冲击倾向性煤体力-电感应规律曲线中存在一个冲击失稳的超前预警时间区域,该区域可为预测煤体发生冲击失稳做好预报准备。     

江洲深基坑下伏基岩爆破开挖危害控制研究

建基坑工程中,下伏基岩爆破施工需确保基坑围护结构及其相邻环境的安全。针对橘子洲深基坑爆破施工的实际需要,运用LS-DYNA建立全尺寸三维模型,分别对垂直炮孔、水平炮孔的爆破进行了对比模拟分析,通过对基坑底板、地下连续墙结构及紧临建筑物爆破震动的安全评估,得到不同炮孔布置方式的爆破差异,并在此基础上提出了针对性爆破施工建议。     

土工格栅拉拔试验模型优化及加筋特性研究

目前土工格栅加筋提高工程的安全性广受关注,为研究土工格栅摩擦系数、网孔尺寸对其加筋特性的影响,采用PFC3D建立土工格栅拉伸试验模型和拉拔试验模型,并对2种试验模型进行优化。将土工格栅拉伸应力-应变关系按其应变量分段,开发了记录试验过程中土工格栅的应变并根据该应变与分段界限应变间大小关系来改变格栅的法向、切向黏结刚度的FISH程序。在保持土工格栅试样尺寸及各参数不变的条件下,分别开展不同格栅摩擦系数和不同网孔尺寸的数值拉拔试验。结果表明:按土工格栅应变量对其拉伸特性进行分阶段模拟的方法可使模拟结果更加准确;优化后的土工格栅拉拔试验模型计算结果与室内试验结果更加吻合;土工格栅的摩擦系数及网孔尺寸对加筋特性的影响明显,孔径比为5. 0左右时的加筋效果最佳。建议在选用加筋材料时应考虑土工格栅摩擦系数和网孔尺寸与填料粒径之间的匹配关系。