河口坝成因主控因素分析实验模拟

胜坨油田沙二段8砂组主要为辫状河三角洲河口坝沉积砂体,通过三角洲水槽模拟实验,探讨实验条件下河口坝发育的主要控制因素,为生产实践提供理论基础。实验研究表明,河口坝发育主要受底形坡度、物源供给、流量大小、构造沉降及沉积水深等五个主要因素控制。其中,底形坡度主要影响河口坝砂内部形态保存状况,物源供给是形成河口坝的物质基础,流量大小影响河口坝发育速率,构造沉降控制河口坝平面分布和垂向叠置情况,沉积水深决定河口坝厚度。更多还原     

缓坡浅水辫状河三角洲沉积模拟实验研究

缓坡浅水辫状河三角洲砂体是重要的储集类型之一,且蕴含着丰富的油气资源,对该类砂体形成、分布及演变规律进行研究具有重要的实际意义。文中以鄂尔多斯盆地苏里格地区二叠系中统下石盒子组盒8段为模拟原型,应用沉积模拟实验技术,论述了辫状河三角洲的形成过程和沉积微相特征,探讨了影响辫状河三角洲形成及演变的控制因素,揭示了平缓构造背...     

水工混凝土边切槽三点弯数值模拟研究

为探究水工混凝土边切槽试件三点弯裂纹扩展规律,基于最大拉应力准则(MTS),对不同倾角下的水工混凝土边切槽试件三点弯曲进行数值模拟研究,得到了裂纹扩展过程、裂纹前缘应力强度因子分布以及裂纹尖端的扩展长度随扩展步的变化,并将数值模拟结果与室内试验进行对比,验证了数值模拟的合理性。计算结果表明:①最大拉应力准则及M积分在岩石裂纹扩展中的优越性得以体现,可以解决岩石三维断裂问题,计算结果可靠;②预制裂纹的角度越大,Ⅱ型分量也就越大,翼裂纹与原预制裂纹的夹角也越大;③应力强度因子呈现预制裂纹中间数值较大而靠近试件表面较小的规律,预制裂纹倾角越大,Ⅰ型应力强度因子越大,而Ⅱ型应力强度因子呈现先增大后减小的规律;④裂纹前缘的扩展长度随扩展步呈现线性增大的趋势,Ⅱ型分量越大,裂纹的扩展速率越慢,Ⅰ型的裂纹扩展的速率最快。     

高地温水工隧洞节理围岩温度场及塑性区特性研究

高温效应及其围岩节理结构特征对隧洞稳定的影响是高地温隧洞设计的关键问题。文章基于高地温隧洞现场温度及位移数据,分析高地温隧洞节理围岩温度变化特性。同时采用离散元方法模拟不同高温、不同节理结构特征隧洞围岩温度场、位移场规律及塑性区分布范围。结果表明：相对于完整围岩,节理围岩减少了隧洞围岩变温区的面积,并且节理倾角越靠近水平方向或竖直方向对温度场的影响越大。节理围岩在一定程度上可阻止变形位移量。热力耦合作用下节理围岩塑性区面积仅是地应力作用下塑性区面积的2倍左右,且节理倾角与竖直方向夹角越小,节理围岩的塑性区面积越大。当节理倾角为90°时,节理围岩的塑性区面积最大。     

金盆水库上游降雨径流二维泥沙输移沉积模拟

为了探究降雨径流在不同流量、含沙量下对西安市金盆水库水体的影响规律,基于湍流流动模型,对2022年10月降雨径流时期西安市金盆水库上游的泥沙输移和沉积进行了数值模拟,并对所建立模型的可靠性进行了验证。通过对不同流量、含沙量下的径流进行模拟计算,表明在沿程前部断面处,流速越大底部含沙量越小;在沿程后部断面处,流速越大断面含沙量越高;径流含沙量越大,断面含沙量越大,泥沙分布厚度越大。因此,可以根据降雨径流时期来水的流量及含沙量分析泥沙输移沉积的过程,为水库的运行维护提供参考。     

岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。     

地层倾角及脆韧性结构差异对滑坡变形演化的控制——来自物理模拟结果的启示

贵州省境内滑坡地质灾害分布范围广、频率高,已引起人们的极大关注。根据贵州省境内典型的滑坡灾害变形特征,研究其滑动机制对理解滑坡的形成和预警滑坡灾害发生具有十分重要的意义。为此,根据对黔西、黔北野外滑坡地质特征的观察和分析总结,设计了6组不同的地层倾角和脆-韧性层厚度组合差异的沙箱模型对滑坡的演化机制进行模拟试验,并与实际滑坡变形特征进行了对比。研究结果表明：地层的倾角和脆-韧性层厚度对滑坡的演化具有明显的控制作用;在较小地层倾角条件下主要是形成蠕滑,而且形成的断裂特征具有较大的差异;滑坡演化的扩展时序为前缘拉张-后缘拉张-中部剪断-前缘挤压-坡体缓慢蠕滑-坡体停止滑动;研究结果与晴隆县滑坡变形特征具有较好的相似性。     

外洪含沙量对干渠泥沙淤积影响研究

外来洪水汇入干渠产生的泥沙淤积会减弱渠道过流能力,导致水体溢顶漫堤,严重影响堤岸边坡的稳定性。通过物理模型试验研究外洪含沙量对干渠内断面流速横向分布、流速垂向分布、泥沙淤积过程及淤积形态的影响规律。结果表明：干渠中间位置受外洪和渠道边壁阻力的影响较小,其流速较大,洪口附近和渠道边壁处流速较小;在一定水深范围内流速随水深减小而增大,靠近水面时流速减小;外洪含沙量越大,泥沙淤积厚度越大,泥沙淤积起始位置和最大泥沙淤积厚度出现位置越靠近干渠上游。     

旋转圆盘内不同转速的空化特性研究

为了研究不同转速对旋转圆盘空化性能的影响,以卧式旋转圆盘试验装置为例,建立全流道几何模型,使用CFD数值模拟软件,模拟不同转速工况下的情况,对结果进行分析表明:随着转速的上升,在旋转圆盘空蚀源和试件之间的压力降低,同时低压面积增大,低压区越靠近空蚀源压力越低,其空化越严重;当转速为2 000 r/min时,旋转圆盘空蚀源外边缘开始出现空化,随着转速的上升,旋转圆盘上出现空泡的面积不断扩大,而且越靠近空蚀源边缘,空泡体积分数越大。定义了旋转圆盘空化系数并得到了旋转圆盘转速n与空化数σ关系曲线,随着转速的上升,空化数σ不断降低。     

不同裂纹倾角下岩桥拉张破裂数值模拟研究

以预制于岩体中不同倾角的裂纹及其组成的岩桥为研究对象,采用可模拟拉张开裂的有限元软件,对不同裂纹倾角岩桥模型的拉张破坏过程进行数值模拟。结果显示:在单轴压缩条件下,对于相同尺寸、等距离的平行预制裂纹,裂纹的倾角不同,拉张裂纹的扩展形态不同;预制裂纹倾角越大,岩桥越容易拉张破坏;八字形裂纹比平行裂纹更稳定。     

重力流沉积机理模拟研究初探——以歧口凹陷沙一下亚段为例

在对歧口凹陷古地貌、构造演化、沉积体系等地质条件调查研究的基础上,运用沉积模拟技术,再现了沙一下重力流的形成及演化过程,分析了重力流的搬运沉积特征与影响因素。实验表明,来水特征、湖水位、初始流速、沉积物浓度与泥砂含量、湖区底形、流态等对重力流沉积砂体形成及演化具有显著的影响。通过实际砂体与实验砂体厚度分布对比,滨海4以南、港深78、滨海28以北地区为上倾尖灭砂体有利储层分布区。     

渗径长度对拱坝坝肩整体稳定的影响分析

在拱坝坝肩稳定分析中，抗力体滑面渗径长度的取值为工程界长期关注的焦点问题。本文采用三维刚体极限平衡原理及自编程序，以云南省宝石水电站拱坝为例，对其陡裂面内、外倾大块体滑移进行了深入分析。获知，对同一工程同一位置内倾块体较外倾块体安全系数更大，但其安全系数K值受渗径长度L影响亦更为明显；内、外倾滑移体K值随L增加而减小，但当L增至约0．85倍滑移体长度时，其K值趋于稳定，扬压力折减系数α越大，L增加对K值的削弱越显著。同时，按滑移体长度与坝体最大厚度的比较关系，探讨了滑移体渗径长度的取值方法等。     

节理接触面积和厚度对应力波传播特性 影响的颗粒流数值模拟

节理最重要的两个参数是接触面积和厚度，应用ＰＦＣ2Ｄ颗粒流软件开展了节理岩体动力特性的 数值模拟，研究了节理接触面积和节理厚度对应力波传播特性的影响。通过比较模拟参数和实际参数 证实ＰＦＣ2Ｄ有能力模拟应力波的传播特性。然后考虑到纵波在无节理情况下也存在衰减，进行了模拟分 析。最后将模型分成两组节理厚度，每组都有不同的节理接触宽度比例。最终通过对颗粒流模型的计 算分析得出:无节理情况下纵波在各向同性岩体中存在线性衰减特性；节理的接触宽度比例的减少会使 纵波的传播率减少；节理的厚度越大，纵波的传播率越小。     

曝气池内气液混合液两相流力学特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型对曝气池内气液两相流力学特性进行数值模拟研究。速度与压力的耦合求解采用了Phase-Coupled-SIMPLE算法。对中心截面(y=0.025 m)在(z=0.71 m)测线上垂向速度的模拟值与实验值进行比较分析,结果吻合较好。结果表明:当表观气速较小时,进口气速对曝气池上方混合液的垂向速度影响较小;当表观气速较大时,整个曝气池中心截面(y=0.025 m)呈现中心垂向速度大,靠近两侧边壁的垂向速度小,且为负值的规律。并且发现气泡在上升的过程中由于附壁效应容易产生摆动,表观气速越大,附壁效应越明显。通过对曝气池内不同气体速度下池内力学特性的分析研究,以期对曝气池的设计运行提供参考。     

红层坝基层间剪切带破坏特征及颗粒流模拟

小南海红层坝基以洪泛平原细粒沉积为主,粉砂岩-黏土岩不等厚互层的岩性组合、构造作用产生岩层屈曲及一定的地下水环境为层间剪切带的形成提供了条件。基于颗粒流理论,采用离散单元法软件PFC2D建立了软弱相间岩层层间剪切带试样的颗粒流模型,对剪切带试样的破坏发展过程进行了数值模拟,分析了剪切带内孔隙比变化、剪切裂隙发展的位置、宽度、角度及间距,模拟结果与A.W.Skempton提出的黏土实验室滑动面发展破坏过程一致。对比了8组不同厚度及延伸长度的剪切带试样的PFC数值模拟试验,结果表明:剪切带厚度及上下所夹硬岩尺寸一定时,试样长度越长,裂隙与层面夹角越小、裂隙间距越大,微裂隙越容易集中在剪切带左右两端;试样长度和上下所夹硬岩厚度相同时,剪切带厚度越大,裂隙间距越大,但裂隙与层面的夹角相近。     

浮堤局部三维水流特性试验研究

浮堤相较于传统坝体，具有对河流泥沙输移影响较小、对来水来沙条件适应性较好、对原有河床及生态环境影响较小等优点，但对浮堤局部三维水流结构相关认识的严重缺乏制约了浮堤在河道治理中的应用。通过水槽试验研究浮堤局部三维水流特性及其几何尺寸对水流结构的影响。结果表明：（1）表面水流经过浮堤后向对岸偏转，浮堤下游产生回流，且回流处的垂向紊动强度与雷诺应力绝对值较大；（2）浮堤的挡水作用使过水断面面积减小，浮堤上游水流缓慢，而浮堤下方和右侧水流流速较大；（3）当浮堤淹没深度或长度增加时，浮堤下游回流的垂向或横向尺度相应增大，非接岸侧水体流速均明显增大；（4）当浮堤厚度增加时，水流结构呈非单调变化，表现为当浮堤厚度小于某一值时，浮堤厚度越大，回流横向尺度越大，超过该厚度后回流横向尺度减小。研究结果可为浮堤在河道整治工作中的推广应用提供参考。     

充填土沉积特性试验研究

疏浚土及吹填泥能否作为充填料是土工织物充填袋筑堤技术关键问题。针对连云港疏浚土,开展泥水混合物沉积模拟试验,研究了黏粒含量和初始含水率对泥水混合物自重沉积特性的影响,以及作为充填材料的适用性。试验结果表明:充填土沉积过程可分为沉淀阶段和自重固结阶段。沉淀阶段时间较短,土性指标很快趋于稳定。自重固结阶段土性指标几乎没有变化,表明充填土自重固结是相当缓慢的;充填土初始含水率越大,或黏粒含量越小,最大沉淀速率越大,沉淀越快。初始含水率越大,或黏粒含量越大,沉淀结束时充填土含水率和孔隙比越大,密度越小;当充填土黏粒含量大于10%时,在确保充填土的流动性和可灌性前提下,应尽量减小初始含水率,从而降低充填土沉淀结束时的含水率和孔隙比,提高密度;当充填土料的黏粒含量大于30%时,最大沉淀速率很小,沉淀的持续时间将会比较长,不利于工程施工。因此,充填土料的黏粒含量应小于30%。更多还原     

四川省都江堰市龙池地区“8·13”泥石流堆积扇调查和分析

汶川"5·12"地震后,震区泥石流等自然灾害活动频繁,与此同时,其危害性呈几何级数增长,而泥石流的堆积特征直接反应其危害程度。2010年8月13日,都江堰市龙池地区暴发了大规模的群发性泥石流灾害,共有50多条沟发生了泥石流过程,冲毁了龙池地区的地震重建区的房屋和道路。笔者通过对研究区泥石流堆积扇的野外调查,统计了36条沟的泥石流堆积扇的堆积厚度、堆积宽度、堆积长度以及堆积坡度等参数,得到了研究区泥石流堆积扇冲出距离、堆积宽度、堆积厚度以及扩散宽度与流域泥石流物源动储量、流域高差、沟口宽度等因素的关系,在此基础上,建立了泥石流堆积扇几何堆积特征统计模型,且通过震区典型泥石流的验证,统计模型具有一定实用性,可为研究区泥石流灾害防治提供一定参考。     

吹填土自重沉积固结特性试验研究

利用沉积柱试验研究了浙江海域沉积淤泥的自重沉积固结特性,探讨了泥水混合物初始密度、海水中阳离子类型及其浓度对自重沉积固结特性的影响.试验结果表明:该泥水混合物在50cm高的沉积柱中自重沉积阶段历时约3h,而自重固结阶段约持续到1～2d,自重沉积固结完成后的孔隙比介于2～3之间.泥水混合物的初始密度越大,泥浆自重沉积过程越慢,但固结完成后孔隙比越小.海水中盐溶液浓度越大或阳离子化合价越高,则泥浆沉积越快,固结后孔隙比越小.阳离子价位对该淤泥自重沉积固结特性的影响比溶液浓度更显著一些,在吹填工程实践中可考虑在泥水混合物中添加高价阳离子(如Ca2 )来提高自重固结速率和固结后密实度.该淤泥在0～2kPa应力范围的压缩曲线基本上是线性的,其对应的压缩系数约为1.3kPa-1.     

多组分流元模型在烯性泥石流堆积分选特征研究中的应用

基于结构两相流模型和PIC数值计算方法，本文探讨了稀性泥石流堆积过程中的泥沙分选特征.文中的模型可以模拟阵性泥沙流的非稳定特性，通过将传统的Euler和Lagrangian方法结合泥沙流运动的整个过程都能够采用多组分流元模型进行很好的描述.该模型也能够合理描述泥沙分选过程中伴随的冲淤过程.文中采用2～5°的坡度，固相颗粒被分为三组粒径不同的组分.研究表明，泥石流的垂向和横向分选都不明显，但是纵向分选较为明显.河槽坡度和泥石流的密度是影响泥石流分选过程的两个关键因素.泥沙输移能力越大，颗粒分选越不明显，对泥石流分选特性的定量预测有助于深入了解泥石流的沉积机理和泥石流灾害的防治.