钢骨-钢管混凝土柱轴心受压承载力数值分析

利用材料破裂过程分析RFPA系统,对钢骨-钢管混凝土组合柱的承载能力进行了数值模拟.通过与素混凝土柱和钢管混凝土柱的承载能力的对比,发现由于钢骨、钢管和混凝土的协同工作,该种组合柱不但具有很高的承载能力,而且延缓或抑制了混凝土中剪切裂缝的开展,提高了柱子的延性,对于提高建筑物的防倒塌能力具有重要意义.     

锦屏二级水电站1#引水隧洞岩爆洞段数值分析

以锦屏二级水电站1#引水隧洞强岩爆洞段为例,运用RFPA对隧洞上半断面开挖进行数值分析,通过对隧洞破坏模式及其围岩的应力分析,在强岩爆洞段上半断面开挖过程中,围岩首先在边墙附近出现破坏,然后不断向拱肩方向扩展,即应力首先在洞壁附近产生应力集中,导致围岩产生损伤,随着损伤范围的扩大,高应力场向远离洞壁的方向发展,同时洞壁...     

水力压裂裂缝穿层及扭转扩展的三维模拟分析

 应用并行有限元程序对水力压裂过程进行真三维数值模拟,实现对压裂裂缝起裂、扩展及扩展中的穿层、扭转行为的全过程分析;数值计算中无需假定压裂裂缝的起裂位置和扩展路径,即可根据实际岩体水力学模型的力学、水力学等边界条件,自动标定出压裂裂缝的三维扩展模式,并显示出该并行有限元程序对复杂地质力学条件下水力压裂过程三维模拟分析的适用性。通过对压裂裂缝扩展过程中孔隙压力分布、裂缝几何形状和尺寸的演化进行了解读,显示出压裂裂缝的扩展模式与地层分布密切相关。当生产层很薄或生产层与上下阻挡层岩性差别较大时,裂缝穿层现象突出,可能会出现压裂实际缝长远远小于设计缝长的现象;近场地应力差异、地层分布特征及岩体细观非均匀性都有可能诱发压裂裂缝扭转扩张。分析结果对水力压裂施工设计具有一定的参考价值。     

Numerical investigation of fracture behavior of tunnel by excavation loading

A rock failure process analysis model, RFPA2D code, a two-dimensional numerical code, were proposed. The code not only satisfied the global equilibrium, strain consistent and nonlinear constitutive relationship of rock and soil materials but also took into account the heterogeneous characteristics of rock materials at macroscopic and microscopically level. The failure behavior of tunnel could be simulated by this numerical model. The model could realistically simulate the fracture behavior of tunnel by excavation loading, strength limits, and post peak response for both tension and compression. As the proposed method was used to conduct the stability analysis of tunnel, the safety factor of tunnel was defined as the ratio of actual shear strength parameter to critical failure shear strength parameter. Not only the safety factor of tunnel with specific physics meaning can be obtained, but also the overall failure process and the location of failure surface may also be determined at the same time.     

高性能计算技术在岩石力学课程教学中的应用

岩石力学是一门实践性很强的课程,工程实例、实验模型和理论模型的结合将直接影响课程的教学效果。介绍了把基于高性能计算技术的软、硬件平台应用于岩石力学教学的情况,拓宽了传统实验教学中的实验对象,实现了对工程实例、实验模型和理论模型的精细数值表征;通过鼓励学生自发设计模型进行数值模拟分析,激发了学生的思维能力和创造性,有利于学生理解和掌握教学内容。在高性能计算机日益普及的形势下,对国内高校岩石力学教学提供了有益的参考。     

颗粒增强复合材料中界面破裂过程数值模拟研究

运用材料真实破裂过程分析RFPA系统,模拟研究了颗粒增强复合材料中的界面破裂过程及其对材料宏观力学性能的影响。所研究的复合材料由基体、颗粒和界面等三相材料单元组成。单元的破裂同时采用拉伸和剪切强度准则进行判断。分别研究了单颗粒和复杂多颗粒分布的情形。模拟结果不仅在应力场分布方面与MARC和ABAQUS等软件的分析结果一致,对于帮助理解颗粒增强复合材料的破坏机理具有重要意义。     

层状材料不同几何表面间隔破裂的数值研究

为了探索间隔破裂在各种几何表面之间的异同，进而理解其裂缝形态及控制因素的规律性，采用ＲＦＰＡ３Ｄ数值分析系统对准静态加载下平面、柱面和球面等三种不同几何表面双层模型的间隔破裂现象进行了模拟。数值结果表明:表面间隔破裂形态由不同方向的加载比控制，平面和柱面均可通过改变加载比实现平行、梯状、网状三种间隔破裂形态的连续转变，而球面只能发生网状破裂；表层与基层的厚度比与表面裂缝密度密切相关，当表面破裂层厚度相对于基层足够厚时，三种几何表面均几乎不产生裂缝；通过对三种几何面得到的网状裂纹的裂块面积量化统计及无量纲处理后分析比较，推测在相同层厚比条件下，曲面相较于平面产生的裂缝会更密。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

基于微震监测技术的隧洞强岩爆预测实践

岩爆监测与预报是岩土界公认的世界性难题。锦屏二级水电站的引水隧洞的高地应力和复杂的地质结构导致了该隧洞群开挖过程中岩爆频发,对人员和设备安全造成较大的影响和潜在威胁。以锦屏二级水电站某隧洞开挖过程中强岩爆为例,介绍基于微震监测技术的岩爆预测方法。分析显示,监测系统可以采集到岩爆较为明显的前兆信息,通过人工分析处理后,可对风险区域进行较为准确的预测预报,为工程安全施工提供了重要的参考依据。     

露天转井下开采境界顶柱参数三维有限元分析

针对影响安全生产的问题——突冒危险性，结合唐山石人沟铁矿的具体地质条件、采矿体条件、岩体的结构特征及力学性质测试，借助MSC．PATRAN和MSC．NASTRAN三维数值模拟软件进行建模分析，确定出岩体力学参数，从而对矿床进行稳定性分析，最后总结得出合理的境界顶柱厚度，提出确保顶柱稳定的采矿方案、措施、建议以及有效的防止矿体突冒控制技术措施。为其他矿山露天转井下开采顺利进行提供科学依据。