岩石节理位移条件下岩石锚杆的数值模型

对于设计者来说，开挖期间和开挖后的任何地下岩石的任何地下岩石结构的稳定慢最重要的问题，因为任何一种坍塌可以破坏大部完工的隧洞，导致较大的修补和时间的损失。因此，作些初步计算是极为重要的，但是只有当基础的数值模型能正确地反映自然特性时，这种计算才是有用的。根据灌浆锚杆的模型，一些其他形式的岩石锚杆也能按本文中提供的理论进行模拟。原状岩体中锚杆的特性与裂隙岩体中锚杆特性十分不同。因此，采用一个具有两种     

ITZ强度对混凝土裂隙扩展影响的DEM模拟研究

混凝土的粗骨料与砂浆之间存在界面过渡区(ITZ),过渡区的力学性质受骨料的形状、大小、含量、空间分布及初始裂隙等条件影响。为研究过渡区强度对混凝土材料性能的影响,采用离散元软件PFC2D建立了随机骨料分布的混凝土模型,并对其进行了单轴压缩试验。试验发现：当过渡区强度增大时,混凝土的峰值应力和初始裂隙产生时的应变逐渐增大,总裂隙数减少,破坏类型由受剪破坏转变为受拉破坏,并且过渡区强度增强会使混凝土的起裂区域由过渡区转移至砂浆聚集区。模拟结果可为混凝土界面过渡区的理论研究提供一定参考。     

浅议岩石锚杆基础的设计

岩石锚杆基础能充分利用岩石地基的坚固性以及钢材抗拉强度高的特点,达到结构安全的技术要求,且具有减少开挖量、节省混凝土、减轻劳动量,工程造价低的优越性。文章结合若干工程实例,介绍了几种岩石锚杆基础形式,提出了在应用岩石锚杆基础中应注意的问题。     

某闸坝结构滑移破坏有限元仿真分析

针对传统理论计算方法和物理模型试验技术在分析结构大变形破坏方面的局限性,根据某闸坝汛期滑移破坏情况,结合现场查勘及设计、施工资料建立有限元仿真模型,通过折减破坏部位接触面上抗剪断参数,探索结构真实破坏过程.研究结果表明,当接触面上抗剪断参数取基准值时,结构整体处于弹性变形阶段;当接触面上抗剪断参数折减0.2倍时,结构破坏形式与现场勘测情况基本一致.研究成果可为类似工程设计、施工提供参考.     

岩石边坡变形破坏过程的数值流形方法模拟

采用数值流形方法对岩质边坡的变形破坏过程进行了模拟。与扩展有限元XFEM不同的是,数值流形方法通过不连续面切割数学覆盖后所生成相互独立的物理覆盖来形成流形单元。为了模拟岩体材料连续-非线性破坏时的过渡过程,本次引入粘结裂纹扩展计算模型以及带抗拉强度的Mohr-Coloumb准则判断岩体因剪切破坏而发生的起裂与扩展。最后以西南地区某水电站高边坡的渐进破坏过程为例进行了数值模拟,研究了裂纹扩展对于岩体稳定性的影响,并给出了相应的工程处理措施。     

岩石锚杆在风电机组基础中的应用试验

风电机基础花工应用岩石锚杆基础达到了降低工程追价,提高基础的整体稳定性的效果,随着钻孔机械的轻型化,该技术具有推广价值.     

岩石中锚杆拔出试验的数值模拟

采用二维格构模型分析了岩石中锚杆拔出试验。格构模型将材料在细观尺度上离散为由梁单元组成的格构系统。单元采用简单的本构关系和破坏准则，假定单元的抗拉强度服从正态分布，以引入岩石的非均质性。在外载作用下对整体网格进行线弹性分，计算出格构中各单元的局部应力，超过断裂阈值的单元将破坏，材料的开裂过程通过单元的依次破坏来模拟。研究中考察了材料非均质程度、约束条件对开裂机理的影响 。数值结果表明，非均匀性导致了开裂形态的非对称性，而增加水平约束后，试件的荷载-位移反应由脆性变为柔性。     

电站坝址下游滑坡变形破坏机制物理模拟研究

在对金沙江某水电站滑坡的形态及变形特征、结构及物质组成特征、以及滑床特征等实际情况认真调查的基础上,选取贯穿滑坡体的Ⅱ-Ⅱ’主剖面,利用物理模拟研究方法中的底摩擦试验,再现了该边坡变形破坏的部分过程,并对变形及最终破坏机制进行了深入分析,确定该滑坡属滑移-弯曲型;同时,通过与3DEC离散元程序模拟研究及该边坡变形破坏的实际情况之对比分析,充分验证了该物理模拟研究方法的可行性。     

预应力钢-混组合梁界面滑移性态试验研究

预应力组合梁作为一种新型的结构,其承载力影响因素众多.受外荷载时,预应力钢-混组合梁的混凝土翼板和钢梁不可能实现完全共同作用,交界面处会发生相对滑移,对其受力性能产生不利影响,因此有必要对预应力组合梁的界面滑移进行深入研究.根据预应力钢-混组合梁界面滑移的试验结果,分析了钢-混组合梁界面滑移的分布和发展规律,界面滑移随荷载的增大而增大,在组合梁的弹性工作阶段变化较慢,弹塑性阶段增加较快;相对滑移会导致钢和混凝土交界面上产生应变差.     

砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

基于离散元法进行砂土直剪试验模拟与剪切宏细观响应研究。采用试样分条带法研究砂土剪切过程中的变形发育情况;记录应力-位移关系,分析砂土剪切应力、应变特性与剪胀特性。通过分析接触力链、接触组构分布、配位数及滑动接触百分比等细观行为演化研究颗粒细观接触状态演变;基于局部孔隙率变化分析颗粒细观分布状态演变;采用颗粒累积转动量和速度场分析颗粒细观运动状态及剪切带发育的细观机制;对离散元软件PFC^2D进行二次开发,实现主应力的可视化。研究表明应变局部化集中于颗粒转动、接触滑动、体胀明显的剪切带内,剪切带内外颗粒不同的运动状态导致细观参量的变化,剪切带厚度为(10~15)d₅₀;力链网络、接触组构和主应力场本质上是一致的,三者主方向在剪切过程中发生了近似一致的偏转。     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。更多还原     

基于离散元模拟的黏土劈裂注浆扩散特性

为从细观角度研究劈裂注浆对富含黏土隧洞的加固效果,依托滇中引水工程伍庄村隧洞进口段,采用离散元软件PFC^2D,基于离散元流固耦合理论、平板窄缝流动模型与Fish语言的二次开发,实现了注浆过程中浆液和土体颗粒的相互作用,建立了颗粒流劈裂注浆数值模型。研究了注浆时步、注浆压力、颗粒粒径比及黏结强度对浆液扩散半径及土体孔隙率的影响。结果表明：注浆压力是影响土体加固效果的主控因素,随着注浆压力的增大,浆液扩散半径不断扩大,孔隙率持续增加,与注浆孔距离越远,对孔隙率影响越小,存在最优注浆压力。土体细观参数对注浆后宏观力学特性有较为明显的影响,随颗粒粒径比和黏结强度的增大,浆液扩散半径及孔隙率明显减小。将数值模拟结果与室内模型试验结果对比,发现二者趋势吻合较好,与实际相符,验证了所建立的注浆数值模型的正确性。     

锚杆加固恩施大峡谷绝壁危岩的稳定性数值分析

以恩施大峡谷绝壁陡崖的锚杆危岩治理工程为例,采用有限元数值模拟的方法研究了降雨前后危岩以及不同锚杆的长度、入射角、数量、间距参数选择对危岩受力及变形情况,并综合评判其稳定性。结果表明:采用单根锚杆时,在锚杆超过推测滑动面后不受长度变化影响,而锚杆入射角越小,对其控制效果越好;在同一剖面上采用２根锚杆、锚杆间距为２．５ｍ时控制效果最好;在同一剖面上采用３根锚杆、锚杆间距为３．５ｍ和４．５ｍ时其控制效果基本一致;同一剖面上位置偏下的锚杆受应力更大,因而应加大下部位置锚杆承受应力的能力。     

节理岩体的有限元模拟研究综述

本文综合阐述了对于节理岩体进行有限元模拟所用的两种方法,即采用特殊的节理单元或者运用等效模拟的方法。阐述了常用的节理单元的发展,并介绍了基于等效模拟思想的节理岩体复合本构模型,其中典型是均匀节理单元。最后指出,可以把研究重点放在均匀节理岩体的推广与应用上。     

地震荷载作用下地下厂房围岩稳定的离散元计算方法研究

 对离散元动力计算方法的理论基础进行了探索,主要是离散元动力计算的实现过程,边界条件和动力荷载的输入问题。在此基础上以某大型水电工程的地下厂房为例,计算在静力和地震荷载作用下,围岩的变形破坏情况,并监测了岩体不同时间速度和位移的变化情况。计算方法与成果可以为地下厂房的抗震工程设计提供指导。     

三维离散裂隙网络管单元模型确定岩体渗透张量的尝试

利用离散裂隙网络的管单元模型对裂隙岩体的渗透椭球进行拟合,分析了裂隙岩体渗透张量 的存在性和稳定性。通过在空间中的几何变换,直接求得三维裂隙岩体各方向渗透系数,可以避免由于 在二维切平面内分析渗透系数而带来的误差。采用该数值模型分析工程实例,通过计算所得主渗透系 数和主方向与校核过的实测数据相比,误差在合理范围,表明该方法不仅简便可行,而且对实际工程岩 体渗透张量确定具有良好的理论和实用价值。     

基于界面本构模型的锚杆张拉受力分析

为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过荷载传递微分方程进行正分析,对不同张拉荷载下锚固体的轴力以及界面剪应力分布进行预测。预测结果与试验数据吻合良好,证明了引入模型的合理性以及反演方法的可行性。同时分析了锚杆张拉时的受力变化过程,拉拔过程中,锚杆锚固段剪应力分布由一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递。研究成果可为锚杆的设计与施工提供一定的参考。     

节理岩体大型地下洞室群开挖支护过程离散元分析

依托大岗山水电站工程的地下洞室群,运用离散元法模拟了不同地质结构组合切割条件下地下洞室开挖支护过程,研究锚杆支护对不同岩体结构变形、应力状态、损伤区影响的改善作用,探讨了节理岩体中锚杆加固机理。结果表明:锚杆加固作用是随着节理相对错动和应力调整逐步发展的;受限于锚杆与结构面这种相互作用机制,锚杆并不能有效改善围岩应力状态;锚杆加固作用主要体现在增强结构面抗剪强度和抗拉强度上,提高了关键块体的安全系数并阻止块体的塌落;通过与监测数据对比表明,离散元锚杆单元模型可反映出工程实践中锚杆对岩体的支护效果。