渡槽运行期间受温度应力影响的稳定性分析

渡槽作为重要的输水建筑物,其运行期受温差影响所产生的温度应力对大型槽深混凝土结构的稳定性会带来严重威胁。为研究渡槽运行期所受水压、气温以及水温耦合条件下对混凝土结构稳定性的影响,以洺河渡槽为研究对象,通过物理试验得到的混凝土基本力学参数建立ANSYS三维有限元数值模型,研究渡槽结构在水压及温差作用的热流固耦合下的稳定性,揭示渡槽结构运行期温度、应力分布规律,并进行稳定性分析。结果表明:渡槽单受水压作用时,应力集中区域为边墙与底板交界位置。受温差与水压共同作用,水位较低时,温度应力对结构稳定性影响较大,顶部最大位移为5 mm;水位较高时,温度应力与水压共同作用导致边墙向外弯曲,顶部挠度可达5 mm;当气温高于水温时,边墙向内侧弯曲,顶部挠度最大达5.4 mm,但水位达到满槽时,受水压力影响,顶部挠度会减小1 mm。     

基于颗粒离散元岩石模型的熵变规律研究

以岩石单轴压缩试验为基础,借助离散元软件PFC 2D建立岩石破坏的数值模型,将熵变曲线与试样的应力应变曲线、裂缝数量及能量曲线等进行对比分析,以便研究岩石破坏时的熵变规律。结果表明,岩石在破坏过程中,微裂隙的产生会造成熵值的下降;岩石在峰值应力点破坏时,熵值曲线会有明显的下降趋势;在不同围压条件下,高围压试样的初始熵值较高。因此,以熵变规律分析岩石的破坏过程,对岩石的破裂演化具有诊断评价和辅助判断的作用。     

基于统计试验设计下花岗岩两种本构模型研究

针对颗粒离散元在研究岩石材料过程中细观本构模型表现出的差异性问题,以新疆奇热哈塔尔过水隧洞片麻状花岗岩的力学参数为基础,建立二维离散元模型,通过统计学的试验方法,对比分析PB模型与FJ模型在宏观力学参数及破坏模式的差异性与稳定性,为后续改进本构模型以及选取合适的本构模型进行岩石数值模拟提供研究依据。研究表明,两种本构模型均能做到较为准确描述花岗岩的宏观力学参数,从计算稳定性角度来讲,PB模型计算结果更具有确定性,但表征不出准确压拉比;从统计学分析结果以及破坏模式来看,利用PB模型研究均质性较强且抗拉强度较高的硬岩材料的力学行为时具有一定优势;而对于均质性较弱且压拉比较高的硬岩材料,FJ模型由于其破坏模式的不确定性更能表现出岩石材料的非均质性。结果说明,PB与FJ两种本构模型各有优劣,今后在进行花岗岩等硬性岩石数值试验时,可根据岩石特性以及研究内容,选择合适的本构模型。     

基于离散元法的圆型、城门洞型洞室岩爆现象模拟

针对深埋地下隧洞工程开挖过程中岩爆的破坏机理问题,以齐热哈塔尔水电站的引水隧洞中发生的岩爆现象为例,以室内试验为基础,建立圆型与城门洞型洞室的二维离散元模型,对比分析不同断面形状下岩爆现象的发生情况,探究岩爆的破坏机理。结果表明,不同开挖形状的洞室在岩爆破坏形式及位置上存在一定差别;侧压力系数对洞室开挖后的应力集中区域有较大影响,岩爆破坏随侧压力系数的增大趋于严重;圆型洞室发生岩爆破坏时所需应力较小,相对于城门洞型洞室更稳定;城门洞型洞室在边墙与底板交接处存在易发生岩爆的相对薄弱区,施工时需对其进行加固处理。