考虑渗流应力耦合的XFEM水压致裂模拟

推导了含裂隙饱和多孔介质的水压致裂全耦合问题的扩展有限元增量迭代求解格式。通过对含中心裂纹无限大平板的裂尖位移场解析解的分析,按Ⅰ型和Ⅱ型变形特征进行提取,构建了一种新型的内聚裂尖加强函数,使传统扩展有限元中受裂尖加强影响的节点由每个节点8个裂尖加强自由度缩减到2个(平面问题),大大减小了计算规模。以含中心斜裂纹的多孔介质平板为例,验证了内聚裂尖加强模式的正确性,并对两种裂尖加强模式的雅克比矩阵条件数进行了计算。结果表明:内聚裂尖加强模式下扩展有限元的计算精度与传统扩展有限元的计算精度同阶,且网格较密时,本文处理方法的计算精度高于传统模式的。最后将改进的内聚裂尖加强模式应用到混凝土重力坝的水压致裂模拟中,取得了良好的计算效果。     

岩体/混凝土结构水力劈裂研究进展

结合近年来的研究成果,梳理了近年来水力劈裂研究相关文献,从岩体/混凝土结构水力劈裂试验、机理及数值模拟方法等方面,总结了试验设备及测试技术、判据准则、缝内水压分布规律、数值模型和数值方法等方面的研究进展,实现了单裂隙水力劈裂试验研究及基于不同数值方法的数值模拟技术。指出了尚待深入研究的挑战性问题和发展方向有室内试验的高压水密封装置研制和多裂缝劈裂试验的数据采集、水力劈裂的损伤断裂混合判据研究、更加符合实际的流固耦合分析模型研究、非连续介质数值方法计算效率的提高及工程应用和不同数值方法的耦合应用技术研究等。     

前坪水库大坝应力变形及抗水力劈裂研究

心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料模量差别较大,为研究大坝心墙拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂的影响,根据大坝材料分区及坝基地质情况,考虑施工填筑及蓄水过程分级加载,采用非线性邓肯-张模型对大坝应力变形进行研究分析,对前坪水库心墙的应力变形、抗水力劈裂进行分析。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,坝体最大竖向沉降发生在1/2～2/3坝高范围内,考虑心墙拱效应后,心墙抗水力劈裂是安全的。同时,结合已建工程经验,在大坝易出现裂缝部位可采取填筑高塑性土等工程措施,防止因裂缝而引发集中渗流破坏,避免心墙与基岩面产生裂缝。     

渗流作用下黏性土水力梯度分析

现有土体渗透变形计算式均以无黏性土太沙基理论为基础,而实际工程中建筑物基坑、堤坝和渠道存在大量黏性土渗透比降问题,由于黏性土与无黏性土渗流破坏机理不同,如果黏性土的渗透变形允许水力梯度仍按照无黏性土的计算方法,势必引起很大误差.经对太沙基计算式及其他学者提出的修正公式进行探讨,根据黏性土的性质和渗透破坏机理,利用渗透力与土体力的平衡关系,提出黏性土渗透变形的水力梯度计算式,并通过试验进行分析验证.     

基于FDEM-flow的多孔水力压裂模拟

为指导水力压裂施工,用FDEM-flow方法对多孔水力压裂问题进行了研究。研究结果显示:当H2孔的水压较小时,由H1孔出发的裂缝几乎不朝H2孔偏转;当H2孔的水压较大时,H1孔出发朝下扩展的裂缝,向H2孔偏转明显;当H1,H3孔同步增大水压时,H1出发向下扩展的裂缝朝H3孔偏转,H3孔出发向上扩展的裂缝朝H1孔偏转,最终在H1孔和H3孔间形成2条相向扩展的裂缝。上述研究结果表明:水力压裂裂缝的走向会受到相邻孔的干涉,可以通过相邻孔应力干扰控制压裂裂缝的走向;同时相邻孔的干涉,可以降低注水孔的起裂水压力,这也从侧面说明了同步压裂技术的合理性。     

液压开槽机连续成墙法在堤防及病险水库加固中的应用

液压开槽机连续成墙法修建地下连续墙,由于墙体连续,防渗效果好,目前已广泛应用于黄河、长江、松花江等主要堤防及各类病险水库加固工程中,取得了显著的社会效益和经济效益.     

水压致裂法地应力测量破裂准则的探讨

本文研究了水压致裂法地应力测量的破裂准则,主张采用三轴载荷条件下的霍克和布朗破坏准则置代经典理论的最大单轴拉应力破坏准则,提出了对经典理论的修正公式,并举有实例。     

土石坝坝体灌浆劈裂与水力劈裂的机理研究

从发生机理、变形机理和力学机理方面对土石坝坝体的灌浆劈裂与水力劈裂进行了比较研究。基于断裂力学理论,将灌浆劈裂分为土体挤密、土体拉裂和土体断裂发展三个阶段进行了断裂机理分析,将水力劈裂的土体断裂发展分为浅层裂缝、深层裂缝和穿透型裂缝形成三个过程进行了断裂机理分析,并分别给出了断裂判据。     

土石坝坝体灌浆劈裂与水力劈裂的机理研究

从发生机理、变形机理和力学机理方面对土石坝坝体的灌浆劈裂与水力劈裂进行了比较研究。基于断裂力学理论,将灌浆劈裂分为土体挤密、土体拉裂和土体断裂发展三个阶段进行了断裂机理分析,将水力劈裂的土体断裂发展分为浅层裂缝、深层裂缝和穿透型裂缝形成三个过程进行了断裂机理分析,并分别给出了断裂判据。     

抛石护岸工程试验研究

抛石护岸历史悠久,在长江中下游及国内外各大河 流中应用较为普遍。通过对块石与小颗粒石料的不同铺护方案及块石定点投抛的试验研究, 结果表明,抛石是较为理想的护岸材料,能很好地适应河床变形,粒径越小,其适应河床变 形的能力越强。抛石护岸工程效果与其粒径、覆盖率及石方量等有关。抛石在施工过程中, 在水深流速大的地方可做到在床面分布上相对比较均匀。     

心墙水力劈裂的总应力法分析

固结排水试验参数是有效应力法计算模型参数,用作总应力法计算时,只适用于心墙内孔压完全消散的情况。实际上心墙在施工期内仍存在较大的孔压,如果采用现有的总应力法计算,由于使用了饱和土固结排水试验模型参数,夸大了心墙水力劈裂的可能性。为此,提出了用非饱和心墙料做固结不排水试验得出总应力法计算模型参数的改进方法。通过对水力劈裂机理的探讨,提出了一种新的水力劈裂判断标准,即用心墙内紧靠上游表面的单元的组合应力与心墙前库水压力进行比较来判定。通过双江口堆石坝非饱和掺砾心墙料的固结不排水试验,进行了总应力法计算及水力劈裂分析,验证了观点的合理性。     

武汉长江干堤吊尾险段水下抛石护岸加固工程施工组织措施及其质量控制

水下抛石护岸加固是治理江河崩岸的一种易操作且行之有效的措施。发明这种方法的时间可追溯20世纪40年代，但比较系统而详细的资料却很少，也无专门的规章可循。现虽有《堤防工程技术标准汇编》，介绍有关这方面的条款较少，为把工程建设搞好，保证工程质量，需要在工程建设过程中不断地探索和总结施工经验。本文以武汉长江干堤吊尾险段水下抛石护岸加固工程施工为例，项目部在施工组织措施和质量控制两个方面进行经验总结，以此保证了工程的质量和工期。     

混凝土结构水力劈裂试验装置研究及应用

自主研制的混凝土结构水力劈裂试验系统,由加载系统、水密封装置和试验数据采集模块等部分组成,它较好地解决了试验过程中高压水密封、试验数据实时采集等关键问题。采用该试验系统进行不同应力状态下混凝土结构水力劈裂试验,试验结果表明:试验试件破坏形式及劈裂破坏过程基本一致,不同试验工况其临界劈裂水压及轴压的差值均小于材料抗拉强度,并拟合得出了临界劈裂水压与轴压之间的定量关系。更多还原     

水力系统模型对水电站过渡过程影响研究

根据有压管道的非恒定流方程建立了压力管道出流和人流两个断面的流量-水头压力的传递函数矩阵，推出了有压引水系统的弹性水击方程和刚性水击方程，同时还导出了水轮机的线性模型和非线性模型。基于压力管道和水轮机的模型建立了水力系统模型，该模型可以用于研究水力系统之间水力量的关系及对电站过渡过程的影响。最后对水电站几种过渡过程进行了仿真，比较了水力系统模型对过渡过程的影响，并对结果进行了分析。     

混凝土产生裂缝原因及防护措施

介绍了不同的水工混凝土裂缝的类型,着重分析了产生水工混凝土裂缝的原因,提出了针对性的修补方法和预防措施。     

岩体水力劈裂数值模拟研究进展

水力劈裂是岩体渗流-应力耦合研究的重要方面,涉及水电工程建设、石油开采、矿井突水防治、核废料地下处置、地下污染物运移、地应力测量等众多领域.介绍了水力劈裂模拟的PKN模型和KGD模型.模拟岩体水力劈裂的数值方法可分为连续变形数值方法和非连续变形数值方法,对连续变形数值方法的有限单元法、边界元法,以及非连续变形数值方法的流形元法、无单元法进行了分析.提出应进一步加强对岩体水力劈裂数值模拟在非线性、数值方法耦合、参数化等方面的研究.     

页岩水力压裂裂缝起裂和扩展断裂力学模型

结合大尺寸真三轴水平井水力压裂物理模拟试验,对龙马溪组页岩的起裂、扩展以及扩展过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用进行了详细的力学分析,并基于断裂力学和流体力学理论知识,建立了水力裂缝起裂和扩展力学模型,推导了相应的断裂力学判据。结果表明:①起裂方式可以分为3类,即页岩本体张性起裂、沿天然裂缝(层理面)的剪切起裂、沿天然裂缝(层理面)的张拉起裂;②水力裂缝扩展过程中,随着裂缝长度的增加,泵压逐渐减小,最终趋于一个略大于最小水平主应力的稳定值;③水力裂缝与天然裂缝的相互作用类型可根据天然裂缝是否开启分为以下5类,即剪切天然裂缝后穿过、直接穿过天然裂缝、从天然裂缝一端穿过、同时从天然裂缝两端穿过、从某一弱面穿过。研究结果可为页岩气藏水平井压裂开采提供有力技术支持。     

水压致裂应力测量在铁路隧道设计中的应用

在秦岭1、3、4、5号等4个钻孔中进行的水压致裂应力测量获得了600m以上地层内的主应力值及最大水平主应力方向。通过对所得应力资料的综合分析研究,为铁路设计部门在确定隧道走向及考虑岩爆问题方面提供了有益而可靠的依据。同时也为水压致裂应力测量在地下工程勘探设计中的应用开拓了新的领域。     

长洲水利枢纽工程项目的报批历程

长洲水利枢纽项目由于受国家投资体制改革、船闸扩容、国家征地移民政策重大调整等影响,报批工作先后历经18年,报批时间较长.项目业主在抓紧报批的同时,采取合理措施确保施工准备工程建设用地需要,达到报批与建设同时推进的目的.     

古洞口水电站水力过渡过程研究

通过对有无调压阀、不同GD2值、不同压力管道直径、不同关闭规律和调速器参数过渡过程的数值计算分析,提出了压力管道直径、机组GD2值、导叶关闭规律和调速器参数的推荐值,论证了古洞口水电站可不设调压阀。