土体空间非均质性对耦合渗流场和应力场的影响分析

斜坡在水利调度、防洪应急、防护工程等方面有较多的应用.土体应力应变分布与土体湿度和渗流场有密切的关系,而土体的非均质性使得渗流应力耦合作用更加复杂化.研究了降雨入渗条件下,土体地统计学非均质性对耦合渗流场和应力场的影响.根据水岩耦合理论,提出基于有限元法的二维斜坡渗流场和应力场数值模型,对比了3种不同的地统计学参数(即均值、方差和相关长度)和3种不同的土力学参数(弹性模量、黏聚力和内摩擦角)对耦合渗流场和应力场分布影响,给出相应结论.     

高地温高地应力下岩体初始地应力场反演分析

目前,在高地温高地应力环境下,未见报道在反演过程中考虑地温,从而导致反演得到的初始地应力场与实际不符。为使反演得到的初始地应力场更加符合实际,首次提出考虑地温的岩体初始地应力场反演思路。在高地温高地应力环境下,岩体初始地应力场可近似由重力应力场、构造应力场及温度应力场组成。而岩体温度应力场可结合地温梯度法并依据岩体热应力公式近似得到,再通过叠加原理将温度应力场叠加到重力及构造应力场中即可得到与高地温相符的岩体初始地应力场。在水压致裂法测得的3个主应力中,垂直应力是通过上覆岩层的实测密度计算而来,即垂直应力不包含温度应力,故在高地温高地应力环境下,若不考虑地温,则采用水压致裂法测得的应力反演岩体初始地应力场将造成严重错误。例如在桑珠岭隧址区,岩体的温度应力大约为自重应力的8/13,即在反演过程中如果不考虑地温,则反演得到的岩体初始地应力场将缺失占重力应力场8/13的竖向温度应力场,且考虑地温的反演结果较不考虑地温更好。     

橡胶沥青应力层在市政道路沥青路面中的应用

随着我国经济水平的不断提高,各个城市基础设施建设也越来越完善。市政道路作为城市建设的重要组成部分,其建设的规模也越来越大,建设数量也越来越多。橡胶沥青应力层是一种新兴的道路建设材料,在具有防水、填补以及粘贴良好效果的同时,还能够有效的预防发射裂缝的形成和扩大,因此,在市政道路沥青路面的施工中得到了广泛的运用。笔者结合多年的市政道路施工经验,阐述了橡胶沥青应力层内涵,分析了橡胶沥青应力层材料的选择和配合比以及橡胶沥青应力层在某市政道路沥青路面中应用实例。     

基于岩体地下流固耦合理论的研究

本文通过对渗流场、应力场与温度场三场耦合的研究得出三场耦合作用的"完全耦合"模式;通过对孔隙介质流固耦合研究得出在此种情况下应力与应变的关系;通过对裂隙岩体流固耦合研究得出了单一裂隙渗流与应力的关系;分析了裂隙岩体渗流与应力耦合的不同数学模型,得出各种数学模型的优缺点以及适用范围。     

考虑边界荷载作用方向的特长隧道初始应力场分区反演方法

地应力对隧道的设计、施工至关重要。为解决大范围应力场分区反演中各子区边界应力无法连续过渡且不能全线分析工程整体应力场的问题,基于多元线性回归原理,首先结合地应力场反演的工程经验,研究了模拟隧道轴向方向构造应力场时的边界荷载施加问题;其次,提出“重叠分区–组合”的地应力场分区反演方法;最后,将该方法应用于新疆天山胜利特长公路隧道,验证了方法的有效性,并分析工程区全线的应力场分布特征。结果表明：模拟隧道轴向构造应力场时,边界荷载的施加应从计算域内地势高的一侧施加;“重叠分区–组合”的地应力场反演方法,有效避免工程区整体回归反演时隧道轴线方向边界荷载作用不当导致的应力场结果异常现象,同时保证子区域边界应力的连续过渡,分区再组合得到的整体地应力场分布规律合理。反演方法可为特长隧道工程的地应力场反演提供参考。     

工程岩体应力场的成因分析与分布规律

本文根据二滩、鲁布革工程实例的少数实测资料和有关地质因素反演出初始应力场,对形成因素和应力分布规律进行了探讨。认为:1.岩体自重和构造运动是形成地应力场的主要因素;2.根据本文提出的四条判别准则,其中主要是逐步回归分析中贡献大小准则,为划分地应力场的重要依据。为此将地应力场分为:(1) 以岩体自重为主导的地应力场;(2) 以构造运动为主导的地应力;(3) 其他地质因素形成的局部地应力场。并论述了三类地应力场的应力分布规律。     

采用应力边界条件计算圆形洞室围岩三次应力状态

本文对圆形洞室修筑后,围岩进入三次应力状态的应力场采用了应力边界条件进行计算,由此得出了不同的位移场,并对该位移场的正确与否进行讨论。     

南京银茂铅锌矿区采场开挖稳定性分析

利用有限元程序,模拟了采场回采过程,分析了采场围岩的稳定性,采场顶板和间柱的应力场、位移场和塑性区。从总体上看,采场的拉应力主要集中在开挖面的顶板中央部分,随着开挖高度的增加,拉应力越来越大,应力场中拉应力的分布面积也越来越广。矿柱上存在高应力集中,对采场的整体稳定性有很大影响,部分岩体变形严重,会出现冒顶现象。由于充填体材料易屈服,在与矿柱接触时,为了限制矿柱的变形,出现了大片的塑性区,对整个采场的稳定影响较小。     

市政道路路面应力吸收层的施工技术探究

近年来，为加快城市发展速度、扩大城市建设规模，我国的市政基础设施建设得到了长远的发展，由于道路路面质量可以直观地反应市政建设的水平，因此也对市政道路路面的施工技术提出了更好的要求；路面应力吸收层，作为市政道路施工的关键技术之一，具有很强的研究价值，本文对路面应力吸收层的施工技术进行了探究。     

斜坡地形桩土相互作用下初始地应力场的处理

考虑桩土接触行为的影响,采用大型有限元软件ANSYS进行了斜坡地形的初始应力有限元模拟,算例表明该方法可以很好的消除初始位移场,从而较好的保留初始应力场,为研究各种岩土问题提供了一种处理复杂初始应力场的有效方法。     

深部巷道地应力测量及岩爆倾向性分析

采用岩石声发射Kaiset效应法对工程岩体原岩应力场进行了测试,结果表明,工程岩体部位应力水平较高,以构造应力为主。利用所测得的地应力场数据,通过三维有限元反演工程区的初始应力场,在初始应力场和隧道围岩岩石力学性质研究的基础上,结合巷道断面开挖数值分析结果和现有岩爆判别准则,对巷道岩爆的倾向性进行预测,为制定合理的开挖支护方案提供依据,在岩爆预测理论和工程应用方面具有很好的参考价值。     

加强型节点焊接残余应力应变的有限元研究

为研究焊接残余应力及应变对加强型节点力学性能的影响规律,应用ANSYS有限元模拟翼缘板加强型节点和盖板加强型节点的焊接过程,并将模拟结果与普通刚性节点进行对比.研究表明,焊接残余应力场、应变场在节点受力前作为初始场已经存在,且分布规律与节点类型有关.     

热-流-固耦合的群井抽灌环境效应分析

分析了地下水源热泵系统3个物理场之间的耦合作用,利用有限元软件建立了热-流-固三场不完全耦合的数值计算模型;通过对渗流场、温度场、应力场、位移场的分析得出:抽灌水引起的水头差导致的强迫渗流对渗流场的分布起主导作用;土体传热和热对流对温度场的影响远小于渗流的影响;应力场主要有两部分:一是温度变化引起的热膨胀应力;二是地下水的强迫渗流对土骨架的作用力;位移场是应力场的外在表现,规律与应力场基本相似。     

弹性半无限空间中矩形孔收缩的复变函数解答

随着城市建设的发展,矩形隧道的应用越来越多,但针对矩形隧道的理论研究却鲜有见闻。针对矩形隧道,建立了半无限空间矩形隧道的弹性理论计算模型,采用最小二乘迭代方法确定共形映射函数的各项系数,并将计算区域映射为复平面上的一个同心圆环;运用Muskhelishvili复变函数方法,将计算区域内的应力函数展开成为Laurant级数的形式,给定了地表零应力边界和矩形孔口径向位移边界,求得了半无限空间矩形隧道在给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同高宽比、不同泊松比、不同埋深对位移场和应力场的影响,总结了矩形隧道位移场和应力场的一般规律。结果表明:高宽比偏小、泊松比偏大、埋深偏小都会使得沉降槽不再是类高斯曲线的形状,这些参数的变化也会在不同程度上影响应力场和位移场的大小和分布。     

成庄煤矿采场应力场分析

该文以成庄煤矿为背景,采用有限元法对成庄煤矿某工作面进行了数值模拟。着重讨论了开挖宽度对于采场周围应力场的影响。计算结果显示随着开挖宽度的增大,顶板、底板最大应力以及采场边角剪应力水平都有所增大。最后对计算结果进行了总结,进而对传统的采场应力场作了改进。     

秦岭北缘某深埋引水隧洞应力场特征研究

岩体初始地应力场是研究地下洞室围岩稳定状况和隧洞选线的重要依据。应用水压致裂法对秦岭北缘某深埋引水隧洞应力进行测定,结果显示隧洞围岩应力等级属于中低～高应力水平,应力量值呈σ_H＞σ_h＞σ_z特征,最大水平主应力方向为近NE向,与区域构造主压应力方位接近一致。基于实测数据,对工程区应力场进行回归反演,并结合区域构造应力对隧道沿线的深埋和浅埋段应力场分布规律进行了研究,以期为引水工程的设计和施工提供参考。     

确定地应力场边界载荷的有限元优化方法研究

从弹性力学基本方程出发,针对煤层气储层地应力场反问题,结合对区域地应力场认识,利用阻尼最小二乘法建立了应力场反演的优化约束模型,提出了一种用于反演地应力场边界力的优化分析方法,该方法根据部分实测点的应力值进行边界力反演,并与有限元方法和有限差分法相结合,通过改变边界力参量达到优化逼近目标函数。该方法根据研究区域少量地应力实测资料进行最优化计算,使得计算应力场与实测应力达到最优拟合,以弥补回归反演方法和边界载荷调整法的不足,来提高计算精度。针对沁水盆地少数控制井的地应力大小和方向作为约束条件,计算了区域地应力场,算例证明了该方法的计算精度和可靠性,本文提出的优化方法可有效解决地应力场边界力的反演问题。     

寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析

首先根据传热学、渗流理论及冻土力学提出了带相变的温度场、渗流场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程.然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式.最后给出了一寒区隧道考虑渗流和冻胀时的温度场和应力场算例.算例表明冻胀力对隧道衬砌应力的影响很大,应充分考虑这一因素的影响.     

深井煤层底板卸荷扰动应力场展布形态研究

采用综合研究方法分析了煤层回采后底板岩层应力场变化特征和空间分布规律,结果表明:工作面回采初期,煤壁前方及开切眼附近最大主应力近似等于垂直应力,似“球根”状向底板岩层传播,高剪应力斜向采空区两侧未采煤层底板传播,并迅速衰减,水平应力集中程度微弱;工作面继续回采,围岩最大主应力场急剧偏转,底板岩层存在高应力束组成的主应力拱,垂直应力峰值线是深入煤体斜向工作面底板岩层按负指数规律衰减的曲线,采场附近垂直应力等值线升高区呈“耳”型分布,工作面后方采空区底板岩层出现滞后卸压现象,垂直应力等值线最终趋于“平底型”分布,卸压范围呈现倒“八”字型;煤层底板应力场具有继承相关性,且煤层底板方向应力场衰减速率远大于煤层顶板岩层。附加水平应力和剪应力沿采空区边缘在浅部岩层出现高度集中现象,之后急剧耗散。力学场偏转伴生出的拉应力、膨胀应力、挤压应力联合作用是底板岩层运动(底臌)的本质力源,煤壁前方底板岩层存在微弱的扰动变形,底板岩层裂纹势必超前起裂。     

基于COMSOL Multiphysics的高拱坝渗流-应力全耦合分析

基于COMSOL Multiphysics平台提供的M语言进行二次开发,研制多物理场全耦合分析模型,并开发计算程序。结合黄河上游某水电站工程建立拱坝渗流场与应力场耦合的三维有限元模型,对比分析水库正常运行期考虑与不考虑耦合情况下坝体和坝基的渗流场与应力场。结果表明,2种情况下渗流场、应力场和位移场的分布规律一致,数值有差别。相比不考虑耦合作用,考虑耦合作用所得到的渗流场等势线偏向下游,各位移分量都有不同程度的增加,且坝体上游岩体的拉应力增加,坝肩和坝基下游岩体的压应力增加,造成坝基渗流场局部分布规律变化,扬压力明显增大,对坝体和坝基稳定产生不利影响。可见,高坝考虑渗流-应力耦合作用效应是十分必要的。