岩石破坏演化细观非均质物理元胞自动机模拟研究

在传统元胞自动机基本理论的基础上,根据岩石结构细观非均质的特性和前人研究的基础,引进双参数Weibull分布,建立了一个改进的细观非均质物理元胞自动机模型,并利用该模型对不同均质度岩石材料的破坏演化进行动态模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。     

含层理构造的非均质片麻岩巴西劈裂试验及离散单元法数值模拟研究

 为了研究岩石各向异性及非均质性对其破坏形式的影响,对含层理构造的非均质片麻岩进行了多组加载角度的巴西劈裂试验,获得不同层理方向片麻岩试件“抗拉强度”。其计算“抗拉强度”随着层理方向与加载方向夹角减小而迅速减小,当层理方向平行于加载方向时,计算“抗拉强度”可认为是片麻岩软弱层理面间的抗拉强度;当层理方向垂直于加载方向时,计算“抗拉强度”可认为是片麻岩岩石矿物基质的等效抗拉强度;当层理方向与加载方向夹角小于90°时,则属于拉–剪复合破坏形式,是片麻岩各向异性和非均质性共同作用的结果,此时对计算“抗拉强度”的应用需要特别谨慎。用UDEC程序建立离散单元数值模型,利用随机分布的条状块体集合,通过设置层理界面和矿物颗粒之间的接触参数,模拟层理构造对片麻岩破坏的影响。数值模拟与试验结果吻合较好,解释了劈裂破坏形式产生的机制,揭示岩石在荷载状态下的破裂过程是裂纹从萌生初期的无序分布,到受微观构造影响而有序集中的自组织过程。     

岩土体的非均质性及力学参数的条件模拟赋值

根据工程岩土体通常为非均质体，其力学参数具有空间变异二重性，应看成是空间随机场这一事实，对工程岩土体经过分级分区后，各分区岩土力学参数随机场的空间变异性分析以及岩土工程有限元计算中单元体力学参数的条件模拟赋值作了探讨。应用条件模拟法对单元体力学参数进行赋值不仅能同时考虑到岩土力学参数随机场所具有的空间变异二重性特征，而且比克立格法能更真实地再现岩土力学参数随机场所具有的离散性和波动性。     

基于VMIB的非均质岩石材料破坏的数值模拟初探

VMIB模型是在VIB基础上提出的一种新型多尺度力学模型,VIB模型认为固体材料在微观上是由随机分布的质量微粒组成,微粒与微粒之间由一虚内键连接;而在VMIB模型中,微粒与微粒之间则由切向键和法向键共同连接或者由具有法向刚度和切向刚度的虚内键连接.材料的宏观本构方程直接由微粒之间的相互作用推导出来.由于VMIB能够再现材料泊松比的多样性,因此可以应用到更广泛的工程材料.非均质材料（岩石）由不同的组分构成,因此,材料中各点的力学属性不同.为有效地模拟这种材料的破坏过程,初步将岩石的非均质特性引入到VMIB模型中,并对裂纹的生成及扩展过程进行模拟.数值模拟结果表明：如果将岩石视为均质材料,则在围压下的裂纹扩展具有很强的规则性,出现单一剪切裂纹,岩石呈剪切破坏;如果将岩石视为非均质材料,则多条裂纹同时在不同点处开始生成、扩展并汇合,破坏模式总体上呈剪切破坏.从数值模拟结果来看,该法能够模拟非均质材料（岩石）的破坏过程,并能初步反映非均质特性对宏观裂纹行为的影响.     

岩石类非均质脆性材料破坏过程的数值模拟

用梁–颗粒模型BPM2模拟了岩石的破坏过程。梁–颗粒模型是在离散单元法基础上,结合有限单元法提出的用于模拟岩石类材料破坏过程的数值模型。在模型中,采用3种类型梁单元随机分布来模拟岩石类材料力学参数的空间变异性,并通过自动生成的非均质材料模型对岩石类材料的破坏机理进行了研究。岩石类非均质脆性材料在单轴受压状态下破坏过程细观数值模拟结果显示,岩石材料宏观破坏是由于其内部细观裂纹产生、扩展、贯通的结果。与实际矿柱破坏形态的对比分析表明,梁–颗粒模型是计算和模拟岩石类脆性材料破坏问题的有力工具。     

远程参数控制技术在装载机结构件动态模拟试验中的应用

利用美国MTS公司结构动力系统中的远程参数控制(R. P. C.)技术,进行了装载机结构件随机截荷模拟试验,本文介绍它的工作原理、试验方法及迭代过程。给出了系统的传递函数、多重相干函数及迭代精度,从而得出采用这种控制技术的可行性结论。     

非均质地层抽水试验中渗透系数计算方法研究

渗透系数是评价地层渗透性和地下水水量的重要参数。以福州轨道交通2号线某车站的抽水试验为例,分析在非均质地层中的抽水试验中,按稳定流带不同观测孔的各公式和水位恢复法公式分别计算水文地质参数。结果表明,采用稳定流公式计算的渗透系数结果相对准确,采用水位恢复法的计算结果偏大。按稳定流计算渗透系数的结果对降深敏感程度的规律是:单孔主孔+1个观测孔主孔+2个观测孔,主孔观测孔。对含水层为非均质地层的沿海地区,按稳定流、单孔或带1个观测孔等相对粗犷的公式求得的水文地质参数更可靠,而按带2个观测孔的公式求得的水文地质参数容易出现异常。     

非均质介质破坏机制及承载力的有限元分析

地基承载介质的破坏模式将直接影响到地基承载力计算方法的选择。为了有效地对非均质成层介质的承载力问题进行分析研究,编制了有限元程序对其破坏机制进行模拟计算。结合原位载荷试验,利用试验数据对有限元分析结果进行了验证,表明有限元计算结果是可信的。在此基础上对非均质成层介质地基在外部载荷作用下内部塑性变形和破坏面的形状进行计算分析,结果表明:非均质介质地基的破坏模式主要是整体剪切破坏和局部剪切破坏两种形式;塑性变形首先出现在基础边缘,随着外载荷的增大,塑性变形区域在非均质介质中逐渐扩展并最终形成一个贯通的塑性区。     

沈161块S23亚段储层非均质性研究

沈161块S²₃亚段储层属于扇三角洲分流平原亚相沉积。各个沉积相的储层物性差异比较大,砂体横向连续性较差,其非均质性十分显著。垂直和水平的油层没有充分利用,回收率只有13%。油田开发仍具有潜力。文章阐明储层物性特征,认真研究储层非均质性,为下一步指导生产做好准备。     

浅谈灌砂法试验

为了保证灌砂法密度试验的准确性,从仪器的选择、标定灌砂筒下部锥体内量砂的质量及标定量砂的单位质量等方面介绍了该试验的方法步骤,就灌砂法的原理和适用范围做了概述,提出了试验操作过程应注意的要点,从而提高试验精度。     

动压条件下采区硐室底臌机理及支护技术研究

结合东-B组轨道上山上部变电所底臌治理工程对采区硐室底臌诱发机理进行分析研究,采取新型网壳与U形钢联合支护的方案,从而解决了动压条件下硐室底臌的问题,达到了使硐室底板变形在允许范围内的效果。     

海湾相有机质浸染砂的动力特性试验研究

海南省沿海地区分布着一种特殊的海湾相有机质浸染砂,为研究其动力特性,利用动三轴仪进行了不同围压和含水率下的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析含水率、围压对其动应力-动应变关系、动弹性模量、阻尼比的影响。试验结果表明：在动应变不变的条件下,动应力随含水率的增多而减小,随围压的增大而增大;动弹性模量在含水率变化时,变化趋势较平缓;阻尼比随着动应变的增加而增大,随含水率的增大而减小。在围压改变时,阻尼比的变化不明显。为海南省海湾相有机质浸染砂地区构筑物的动力计算参数的选取提供参考依据。     

垃圾渗滤液在不同介质中迁移转化规律

在实验室中,通过土柱对比实验研究了渗滤液污染组分总氮、TOC在不同介质中的迁移转化规律。实验结果表明：砂土对总氮、TOC的衰减率大于细砂对其衰减量,咸水对地下环境中总氮、TOC的衰减率有阻碍作用。     

饱和砂层渗透注浆模拟实验及应用研究

为研究饱和砂层渗透注浆的影响因素,通过注浆模型试验,研究了注浆材料、注浆材料凝胶时间、排水条件以及被注浆土体对注浆效果的影响。结果显示,凝胶时间大于注浆时间能形成较为均匀的渗透扩散;排水条件对渗透效果作用明显,排水时形成浆液可渗透扩散,且趋向排水一侧优先扩散;在不含黏性土的砂层中注浆可形成较为均匀的球形扩散体;在含黏性土的砂层中注浆,因渗透困难而形成劈裂浆脉。     

嘉兴垃圾填埋场渗滤液的土柱淋滤实验研究

通过室内淋滤实验分析垃圾渗滤液-水-岩相互作用过程。实验发现Cl-的保守性是相对的,其中在粉砂土中Cl-存在吸附解吸现象,平衡浓度为4446mg/L时,分配系数Kd=0.18L/kg,而在壤土(亚粘土)中Cl-保持保守。SO42-和F-积极参与水岩相互作用,粉砂土和壤土对SO42-和F-均有较强的吸附作用。阴离子交换作用的结果使大量的NO 3-从粉砂土中解吸出来。     

胶凝砂砾石料静、动力三轴剪切试验研究

通过不同掺量胶凝材料的静动力三轴试验,研究了胶凝砂砾石料的静、动力力学和变形特性,试验结果表明随着胶凝材料掺入量的增加,胶凝砂砾石试样的应力应变曲线逐渐由非线性向线弹性转变,其力学特性宏观上由弹塑性逐渐转变为线弹性,因此采用土工试验测试方法开展其力学特性的研究工作是适宜的。胶凝砂砾料的静、动力力学指标随着胶凝材料掺入量和养护天数的增加产生一定的提高,但增加量随着胶凝材料掺入量的提高而逐渐减缓;胶凝砂砾料的动力残余变形发展过程曲线宏观上与纯砂砾料保持相似,大体上仍符合半对数衰减规律,随围压、固结应力以及动应力的提高,其动永久变形量相应增大,仍可采用沈珠江提出的动力残余变形公式进行描述。     

动态土工真三轴仪在砂土液化研究中的应用

为了模拟实际场地中土体变形和强度特性,研究开发了揭示侧限条件下饱和砂土震动液化机理的试验方法。文中采用了动态真三轴试验系统,该设备采用刚性板加柔性面的混合边界加载装置,并应用先进的CATS试验控制系统。试验结果表明应用动态土工真三轴仪进行砂土液化实验是可行的,并初步分析了侧限条件下的液化机理,即土体将在轴向压力、侧压和孔隙水压力相等的条件下发生液化,表明振动荷载过程中的应力重分布对砂土液化强度和孔隙水压力发展等具有显著的影响。     

材料力学仿真实验设计

利用仿真模拟技术,设计了基于Windows平台,采用模块化结构的材料力学模拟仿真实验教学系统,指出仿真实验教学系统与实物实验互相配合,可提高实验教学的效果,缓解当前材料力学实验教学的困境.     

砂层劈裂–压密注浆模拟试验系统研发及试验

劈裂–压密模式是砂层注浆扩散过程的主要模式之一。为研究砂层劈裂–压密注浆扩散过程,研发了一套可视化注浆模拟试验系统,该系统由模拟试验架、地应力加载模块、动态监测模块以及注浆控制模块4部分构成,可实现劈裂–压密注浆扩散过程的可视化模拟。以青岛地区含黏性土砂层为典型被注介质,开展了砂层劈裂–压密注浆模拟试验,揭示了注浆扩散过程中劈裂通道形态、注浆压力、应力场以及位移场随时间变化规律,获得了试验条件下的砂层劈裂–压密注浆影响范围。研究结果表明:砂层注浆起裂方向与劈裂通道扩展方向均与大主应力方向一致,浆脉厚度在浆脉扩展方向上存在明显衰减;注浆会引起与劈裂通道垂直方向的应力增加,且该应力沿劈裂通道扩展方向衰减,但注浆对平行劈裂通道扩展方向的应力没有显著影响;劈裂–压密注浆对劈裂通道两侧砂层的影响范围非常有限(20～40cm)。最后从单孔注浆量、钻孔布置方面对砂层劈裂–压密注浆设计方法提出了改进建议。