基于孔隙压力黏结单元的准脆性材料水力劈裂模拟

传统数值方法对水力劈裂的模拟一般采用预设裂缝扩展路径,且将水流作用等效为压力荷载,难以反映裂缝渗流-开裂耦合效应. 采用自编程Python脚本程序批量插入孔隙压力黏结单元,考虑裂缝渗流-开裂耦合作用模拟准脆性材料水力劈裂随机扩展全过程. 在对经典理论模型及试验结果模拟验证的基础上,开展含多裂缝均质模型的水力劈裂全过程分析,并进一步建立混凝土细观尺度水力劈裂模型,分析骨料、界面过渡区和基体渗透性对混凝土劈裂全过程的影响. 结果表明,本研究模型可以有效模拟准脆性材料水力劈裂失效过程,准脆性材料多缝开裂过程伴随微裂缝的分叉扩展而非光滑的裂缝扩展路径,骨料及界面过渡区影响劈裂扩展路径造成裂缝分叉出现,混凝土基体的渗透性对其抵抗水力劈裂不利并影响失效软化过程.     

衬砌压力隧洞的弹塑性分析

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对衬砌圆形压力隧洞在等压荷载下进行弹塑性分析,对弹塑性边界位置在衬砌范围内和围岩范围内分别进行了讨论,指出根据弹塑性边界位置的不同应采用不同的计算公式,并得到了由隧洞开挖卸荷引起的、围岩开始屈服时的极限压力以及内压力作用下分别使衬砌、围岩开始屈服时的极限压力。     

普通钢筋混凝土衬砌压力隧洞有限元分析

本文采用非线性有限元方法分析了普通钢筋砼衬砌压力引水隧洞在地应力场和内水压力作用下围岩和衬砌共同工作的受力特点。计算结果与仿真材料模型试验结果在规律上是基本一致的。     

压力隧洞渗透稳定的参数敏感性分析

为了研究压力隧洞渗透稳定性与围岩变模、围岩渗透系数、地应力、衬砌类型及厚度等的关系,建立了压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合计算模型,拟定了不同围岩渗透系数、不同围岩变模、不同初始地应力、不同衬砌类型及厚度等组合的一系列工况,运用上述计算模型对压力隧洞内水外渗进行了计算.根据计算结果,以隧洞综合透水率和破坏内水压力为渗透稳定性指标,对围岩渗透性、围岩变模、地应力及侧压力系数、衬砌是否配筋、衬砌厚度等影响因素进行了参数敏感性分析,给出了各参数对压力隧洞综合透水率及破坏内水压力的影响程度.研究成果可为压力隧洞设计,尤其是衬砌型式选择提供参考依据.     

地应力对圆形压力隧洞衬砌应力的影响

本文根据弹性力学二维复变函数的理论,求出在λ≠1的地应力场的作用下,水工圆形压力隧洞围岩和衬砌的应力和位移的解析解,并从中导出目前常用的不考虑地应力作用的弹性特征因素法的计算公式。同时,通过算例,较详细地论述了地应力对衬砌应力的影响。     

压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的设计与应用

概括介绍了高效预应力混凝土技术在国内外压力隧洞衬砌中的应用状况,借鉴多个工程的成功经验,提出了压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的荷载及其效应组合、设计原则和计算方法,供相关工程设计参考.     

基于PFC-FLUENT联合开展岩体水力劈裂细观机理分析

为研究岩体水力劈裂的致灾过程,揭示水力劈裂细观机理,采用VB编译平台,实现PFC、SURFER、GAMBIT、FLUENT商业软件的调用,并依托FORTRAN编译子程序实现软件间数据信息交换及特定功能,完成岩体水力劈裂三维分析平台的构建。随后,利用该平台建立与文献中相同的岩体水力劈裂圆筒模型,并与试验结果比对,验证了该平台研究岩体水力劈裂的可行性。最终,以某一输水隧洞为例,依托该平台开展输水隧洞裂纹扩展研究,分析高内水压下围岩裂隙萌生、扩张、延伸、贯通的破坏过程。结果表明:该平台能较精细地揭示隧洞衬砌水力劈裂过程并动态获取相应裂隙流场分布特征,针对该隧洞模型,衬砌外围岩压力大于0.6 MPa时方能确保当前高压内水作用下隧洞衬砌安全。     

隧洞围岩前期监测位移损失计算及力学参数敏感性分析

隧道围岩变形监测仪器埋设具有滞后性,导致仪器安装前的位移无法获取,给监测与仿真计算的对比分析造成了困难。基于围岩物理力学参数的单一变量计算数据,对弹性模量、黏聚力和内摩擦角进行敏感度分析,拟合给出ＬＤＰ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｒｏｆｉｌｅ）曲线及全过程损失位移 占比,进一步给出 Ｈｏｅｋ经验公式的参数 Ｋ１,Ｋ２,对原位监测曲线进行拟合,寻找并确定与原位监 测曲线匹配度最优的计算位移曲线,计算出监测位移最大损失值,并修正监测全位移曲线,修正后的曲线与样本曲线误差较小,为监测位移损失确定和隧道安全稳定提供了一种新的研究方法。     

基于随机有限元的梁单元反应变异性分析

针对工程中由于不确定因素的影响而导致的结构反应的变异,利用随机有限元推导了在多个随机变量作用下梁单元结构反应变异的公式,以镗刀杆工作的位移变异为例,详细地介绍了其计算过程,并将其与解析法和Monte-Carlo法进行了对比,分析了各自的适用范围,为不确定性结构的可靠性分析奠定了基础。     

随机参数结构的随机特征值分析

本文讨论具有随机材料特性和几何特性的结构的振动特征值问题,并提供随机特征值和特征向量的统计特性的一般分析方法,此方法不仅适用于孤立特征值,而且还适用于重复特征值或密集模态的情形。     

岩石破裂压力和力学特性参数的计算

钻井工程、井下作业及采油均需要了解地层的各种压力及力学特性参数．文中介绍了岩石破裂压力、单轴抗压强度、起始剪切强度、就地最小主应力、就地最大主应力及方向和杨氏模量、切变模量、泊松比等弹性参数的计算方法及其在油田工程、地质、采油等领域的应用．对计算方法的适用条件进行了分析讨论．在分析研究的基础上编制了用于生产的软件并设计了汉字图头，为现场提供了各种有用信息．     

大体积混凝土力学参数的Bayes随机优化反演

主要研究大体积混凝土力学参数的Bayes随机优化反演方法.将Bayes参数估计理论引入温度荷载作用下大体积混凝土力学参数随机反演问题,建立了相应的Bayes参数反演误差函数,并将优化理论中的变尺度法应用于该反演问题,推导了相应的计算公式,通过典型算例分析得出了该方法反演速度快且精度高等有益结论.     

水工TBM隧洞衬砌管片的裂缝分析及处理

采用TBM开挖水工隧洞时,其围岩常采用钢筋混凝土预制管片衬砌支护．由于材料、结构及复杂的受力条件影响,混凝土裂缝甚为常见．现以某TBM隧洞工程为例,统计、分析了裂缝情况及产生原因,并据此认为化学灌浆是裂缝处理较为有效的方法,通过对隧洞管片裂缝处理,可提高隧洞整体结构的稳定性、整体性、耐久性和抗渗性．并对裂缝处理方案进行了说明,供类似工程参考．     

岩体力学分析的随机有限元方法

本文将岩体弹模、泊松比、比重等作为随机变量,推导了岩体结构分析的随机有限元公式。由随机有限元的结果可以进行大体积连续结构的可靠度分析。算例表明了材料参数的离散性对岩体可靠度的影响。     

基于Ansys的混凝土随机骨料模型及细观力学分析

基于Ansys平台,采用APDL命令流,对Ansys进行2次开发,实现了从二维随机骨料投放、有限元网格划分,到施加荷载、分析求解,再到结果输出全过程可视化研究,有效避免了建模软件与有限元数值分析软件之间参数传递关系复杂、接口程序编制困难、兼容性差等问题;提出了利用骨料面积参数和布尔运算判断骨料之间的相容性,使建模更为准确、高效和简便,同时也为建立三维随机骨料模型提供了新的思路;采用骨料偏移算法,生成骨料与砂浆基质之间的薄弱界面,方法可靠;采用所提出的方法生成混凝土随机骨料模型,基于损伤力学理论,开展混凝土细观力学研究.结果表明所提出的方法可行且高效.     

岩石样本力学参数统计值的模糊-随机处理

根据岩石样本参数的随机性、模糊性等不确定性，采用概率统计学和模糊数学。给出了符合工程地质岩组中，岩石常用力学参数样本值自身特点的统计参数的计算公式。为地下结构模糊-随机可靠度分析中的参数统计，提供了一种模糊-随机处理方法。     

基于偏最小二乘法和随机模糊理论的岩土力学参数研究

利用偏最小二乘回归方法和随机-模糊理论,建立了基于偏最小二乘回归的确定岩土力学参数的随机-模糊方法,导出了相应的公式。并以岩体变形模量为例对本文提出的公式进行了分析验证。研究结果表明：对上述两种方法进行耦合,可有效地规避这两种方法单独使用时的不足之处,用之解决实际问题能获得比传统方法更为合理的结果。     

泵网系统水力参数的分析

介绍了计入水泵影响时,管网沿程水头损失的计算公式以及相应管网水力参数的变化.并将理论值与实验结果相比较,以供管网优化设计时参考.     

基于方差异质性随机参数模型的汇合行为分析

为研究高速公路交织区入口匝道车辆汇入主线的换道行为,基于方差异质性随机参数模型构建了车辆汇入换道模型,先从NGSIM数据集中提取7个在统计上显著且对换道行为有影响的解释变量,然后将其引入方差异质性随机参数模型探索潜在异质性,计算各变量平均边际效应量化对换道行为的影响,最后提出了“个体样本精度”指标对模型进行比较。研究结果表明:汇入车辆与目标车道领车的车头间距、目标车道领车宽度、辅助车道领车速度对换道行为产生了显著的影响,且汇入车辆在辅助车道上的纵向位置显著影响汇入车辆与目标车道领车的车头间距,方差异质性随机参数模型比未考虑方差异质性的随机参数模型和二元Logit模型具有更高的拟合优度和模型精度,能够更好地解释车辆汇入行为中的潜在异质性。本文的研究成果可应用于自动驾驶辅助系统和交通流仿真软件中,对阐明车道变换行为的机理有一定的参考价值。