节理岩体圆形洞室岩爆过程的离散元分析与模拟

采用刚体离散单元法对节理岩体圆形洞室的岩爆过程进行了数值分析与模拟,并与有限元的数值分析结果,岩爆现场实测结果结果进行比较,相当一致。说明采用离散单元法对节理岩体洞室岩爆过程进行数值分析和数值模拟是可行的。     

尤卡山坑道规模试验T-H-M耦合过程数值模拟

简述了笔者建立的求解热-水-应力耦合问题的数学模型,针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验使用笔者研制的有限元程序进行了热-气-应力耦合过程的数值模拟,分析了坑道周边的位移、温度及气压力的变化;并将该计算的部分结果和实测数据及国外有限元/有限差分方法的成果作了比较,看到三者温度的分布与变化较为接近,位移分布与LBNL的结果在定性和定量上有某种一致性,位移随时间的变化与实测结果的规律性大体相当.从而可以认为使用该模型和有限元程序对核废料地质处置中的热-水/气-应力耦合过程进行模拟是可行的.     

基于CFD-DEM耦合的屋面积雪分布数值模拟

针对风雪流作用下低矮建筑屋面积雪分布特征预测问题,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元方法(discrete element method,DEM)的耦合,研究了风雪流的数值模拟方法,包括风雪耦合状态下的流体运动方程、雪颗粒运动方程、流体-雪颗粒耦合控制方程及雪颗粒碰撞模型,建立了基于实测的雪颗粒材料参数、碰撞参数、边界控制条件和耦合计算方法等,并采用该方法对Tsuchiya阶梯型屋面的积雪模式进行了数值模拟。结果表明:模拟结果与野外实测及风洞试验结果取得了较好的一致性,验证了该方法的有效性;低屋面积雪对风场干扰较为显著,低屋面末端处的无量纲水平风速从无积雪分布时的-0.4增加为有积雪分布时的0,明显削弱了屋盖积雪区空气回流漩涡。     

混凝土组合剪力墙结构建筑倒塌过程的模拟与防倒塌设计

分析对混凝土组合剪力墙结构性能的数值模拟方法,基于离散单元法提出结构倒塌分析的理论模型。针对混凝土组合剪力墙内的局部破坏作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面倒塌过程进行了数值模拟通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立混凝土块体在碰撞形式下的计算模型。分析地震作用下混凝土组合剪力墙框架结构及砌体结构空间倒塌过程。通过图形建模技术,实现混凝土组合剪力墙结构倒塌过程数值模拟。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合混凝土组合剪力墙结构大变形阶段的分析。同时对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结,并指出混凝土组合剪力墙结构参数对抗连续倒塌性能的影响及实用的防连续倒塌设计方法。     

建筑结构倒塌过程模拟与防倒塌设计

针对结构性能的数值模拟方法进行了综合分析,基于离散单元法提出了结构倒塌分析的理论模型。通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立了混凝土块体在不同碰撞形式下的计算模型。针对建筑物内的局部爆炸作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面及空间倒塌过程进行了数值模拟。建立了适用于任意加载路径的材料弹簧力-位移本构关系,据此分析了地震作用下钢筋混凝土框架结构以及砌体结构空间倒塌过程。采用基于OpenGL的图形建模技术,实现了结构倒塌过程数值模拟结果的三维可视化。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合结构大变形阶段的分析。为提高计算效率和精度,有必要采用多尺度的模拟分析。另外,对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结。并指出结构参数对抗连续倒塌性能的影响、结构倒塌机理、实用的防连续倒塌设计方法以及地震作用下结构防倒塌定量设计方法等方面尚待深入研究,以便建立相应的防倒塌设计规范。图15参21     

基于连续理论和离散理论的碎屑流动力过程模拟分析

为实现碎屑流灾害动力过程的模拟分析,采用连续理论方法和离散理论方法,对意大利ValPola碎屑流的动力过程进行数值模拟。在连续理论方法中,采用HLLC近似Riemann解对有限体积数值离散控制体单元的界面通量进行计算求解。然后,将2种模拟方法的计算结果进行对比分析,分析结果表明:2种模拟方法的致灾范围、运动时间等计算结果均与实际灾害情况吻合良好,很好地再现了灾害发生的动力过程,验证了2种模拟方法的正确有效性;2种模拟方法的运动速度计算结果比较接近,可以为Val Pola碎屑流运动速度的研究提供有效参考;连续理论方法计算效率优于离散理论方法,而离散理论方法可以观察到局部地形对碎屑流运动过程的影响。     

尤卡山坑道规模试验热–气–应力耦合过程 的离散元模拟

 简述二维离散元程序UDEC4.0中求解热–水–应力耦合问题的主要的理论背景、控制方程和计算原理。针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验，使用UDEC程序进行热–气–应力耦合过程的数值模拟，分析坑道周边的位移、主应力、节理开度、气压力及气体流速的变化；并将本计算的部分结果和实测数据及国外有限元/有限差分方法的成果进行比较。结果表明，三者温度、应力的分布与变化较为接近，位移分布与LBNL的结果在定性上较为一致，在定量上加热时间短时二者差别较明显，但在同样的数量级内，加热时间长时本计算和LBNL计算所得的位移值与实测结果的接近程度大体相当。从而可以认为使用离散元方法对核废料地质处置中的热–水/气–应力耦合过程进行模拟是可行的。     

基于离散-连续耦合的尾矿坝边坡破坏机理分析

在连续介质力学有限差分数值模拟的基础上,选取有代表性的局部区域进行基于有限差分与离散元的离散-连续耦合分析。采用上述方法模拟了某尾矿坝边坡在尾矿冲填前后潜在滑移带附近的宏细观力学特征。模拟结果显示,对于耦合和非耦合模型中的连续域两种方法的计算结果基本一致,但离散域的存在可以对滑移带形成过程的细观力学特征,如力链分布、土体细观组构发展等进行分析,研究边坡破坏的细观机理。研究表明,在滑移带形成过程中,滑移带内外土体各向异性的发展明显不同：随着荷载的施加,潜在滑移带内土体颗粒发生了较明显的位移,应力主方向发生了明显转动。颗粒的转动改变了带内组构的分布,并逐渐形成剪切滑移带,造成边坡失稳。滑带外土体虽然应力主方向发生了一定的偏转,但剪应力变化不大。采用的离散-耦合分析方法可以分析边坡在渐进破坏过程中滑移带形成的细观力学机理。     

办公室内空调系统对舒适度及细菌传播的影响

对上海市某办公室内的气流组织进行了实验测定,用商业软件FLUENT对室内的速度场、温度场、空气龄、人体舒适度进行了数值模拟,模拟结果与实测数据吻合较好。采用离散相模型对室内细菌传播情况进行了模拟分析。     

岩石单轴压缩试验离散元模拟分析

采用二维离散元程序PFC2D,对岩石试样的单轴压缩试验进行了数值模拟。将数值模拟结果和室内试验实测结果进行了比较,发现颗粒流方法能够较好地模拟室内试验,其结果对研究岩石单轴作用下的破坏机理有一定的应用价值。     

加筋土挡墙相似比例模型试验研究

本文对一软土地基上土工格栅反包直立墙面加筋土挡墙进行了相似比例模型试验,以土工格栅为筋材,以砂土为填料,分析其在顶部条形荷载作用下,墙顶沉降、墙面水平位移、墙底地基垂直应力、地基中孔隙水压力、加筋应变的变化规律。对其工作性状及其稳定性作了探讨。     

Experimental investigation of a reinforced soil retaining wall with a flexible geogrid-wrapped ecological bag facing

This paper presented a field study of the reinforced soil wall (RSW) with a geogrid wrap-around facing. In addition to the conventional monitoring content, the strain of the face-wrapping geogrid, which was neglected in most previous studies, was monitored during the construction process. The positional relationship between the maximum vertical earth pressure and horizontally laid geogrid strain was revealed by using the proposed oblique dragging effect. It was found that the strain on the face-wrapping geogrid occurred mainly in the early stage of construction. The oblique dragging effect existing in the flexible RSWs increased the vertical earth pressure and changed its distribution law, resulting in the position of the maximum vertical soil pressure appearing behind the position of the maximum horizontally laid geogrid strain. The horizontal earth pressure at different positions behind the wall was obviously lower than the theoretical result by using Rankine's theory. Also, a modified 0.3H method (where H refers to the wall height) was presented to account for the slope of the wall face, which could be used to determine the potential sliding surfaces for single-stage RSWs and two-tier RSWs with small offset.     

软土盾构端头井基坑加固稳定性数值分析

主要介绍了软土地区盾构端头井基坑加固方法,重点阐述了高压旋喷桩和三轴搅拌桩联合加固的方法,并用FLAC软件对加固后土体进行数值分析,结果表明此种方法可用于软土盾构端头井的设计和施工。     

深基坑开挖与土钉支护的数值模拟

以深基坑土钉支护现场试验的测试数据为依据，运用FLAC程序对该工程进行了数值模拟，并对支护后的基坑稳定性以及加固结构的承载性能进行了分析，说明了使用数值方法模拟基坑开挖的有效性，得出了土钉支护基坑的位移场和土钉受力规律。     

软土地基加筋土挡墙现场试验研究

 结合一软土地基反包式土工格栅加筋黏性土挡墙现场测试,对挡墙填筑过程中原地表沉降、墙趾水平和垂直位移、墙面水平位移、挡墙内部垂直土压力和墙背水平土压力,以及筋材应变分布等进行分析,探讨其工作性状及其稳定性。分析结果表明：软土地基加筋土挡墙的破坏形式表现为外部失稳;挡墙墙面出现“鼓肚”现象,其最大水平位移位于挡墙中部墙高位置;格栅应变在距墙面0.8 H(H为挡墙的高度)处最大,设计上的0.3H法不能适用于深厚软土地基加筋土挡墙。研究成果可为今后类似工程的研究、设计与施工提供参考。     

重力式加筋土挡墙设计参数的影响分析

重力式加筋土挡墙是将传统重力挡墙和普通加筋土挡墙相结合的一种新型挡墙。采用FLAC程序,模拟先浇筑重力挡墙,后填筑墙后加筋土的施工顺序,在已完成一个典型重力式加筋土挡墙从墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成以后两个阶段数值模拟,掌握其工作性状的基础上,进一步对重力挡墙刚度、墙后填土性质、加筋土工格栅性质、加筋长度和间距等主要影响因素进行数值模拟分析,为设计参数的合理选择提供依据。     

武汉软土地区某基坑桩锚支护变形的数值分析

使用Plaxis有限元软件对某工程实例进行数值模拟,比较并分析了模拟结果与现场实测结果,提出了规范推荐的弹性支点法在软土地区基坑支护桩排位移计算的不足,并提出了一些改进的建议。     

软土基坑的ANSYS建模及有限元分析

结合实际的软土基坑工程,采用ANSYS二次开发程序对软土基坑支护工程进行模拟,分析和研究软土基坑的应力应变情况,并将模拟成果与监测数据进行比较,二者吻合情况良好,表明数值模拟分析成果合理,对同类工程设计及施工具有一定的指导意义。     

湖积软土地基上尾矿坝的稳定性分析

塑料排水板法在软土地基处理工程中应用广泛，本文工程中的湖积软土地基采用此法处理，施工速度快，投资小，据观测数据表明，加固地基效果显著。同时，以毕肖普简化法原理为基础，运用Fortran语言编写程序来分析尾矿坝的整体稳定性。     

硬化土本构模型在FLAC3D中的开发及应用

 基于塑性增量理论,推导硬化土本构模型的有限差分格式。在VC++编程环境下,利用FLAC3D提供的二次开发平台,编制硬化土本构模型的有限差分程序,实现硬化土本构模型在FLAC3D中的二次开发,并给出二次开发的步骤、方法和编程要点。通过不同应力路径室内试验结果与采用不同本构模型的FLAC3D数值计算结果进行对比分析,验证硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的正确性和必要性。对比分析表明：采用硬化土本构模型的FLAC3D数值计算结果与试验结果吻合较好,而且硬化土本构模型的模型参数可从常规三轴试验获得,模型参数简单,硬化土本构模型不仅能够反映土体的非线性特性,还能够反映深基坑工程复杂的应力路径,与其他土体本构模型相比,硬化土本构模型更适合用于深基坑工程的计算分析。硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的实现,扩大了FLAC3D的适用范围,在一定程度上弥补FLAC3D在分析岩土工程尤其是深基坑工程方面上的不足。