离散元-边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元 边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂房洞室群静、动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很好地模拟地下洞室群的变形，通过与边界元的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

离散元-边界元动力耦合模型

本文提出了一种二维变形体离散元与时域边界元的耦合模型，这一模型可以将非连续体的模拟与无限域的模拟统一在一个模型中，可用于在地震波动输入条件下，考虑辐射阻尼的岩体边坡或地下结构等的动力稳定和变形分析，拓宽了离散元动力分析的领域。算例分析表明本耦合分析模型具有较高的精度。     

颗粒离散元模拟边坡动力响应的研究进展

颗粒流(PFC)离散元方法是当前模拟边坡变形破坏的热点方法,在边坡动力分析领域有良好的应用前景.以阻尼参数标定、动荷载输入及动力分析方式为切入点,对颗粒离散元模拟边坡动力响应的研究现状进行了总结和分析.在此基础上,对颗粒离散元在边坡动力分析领域的进一步应用需注意的问题及发展趋势进行了探讨.     

土—地下结构动力相互作用分析的有效应力法

本文提出按土的有效应力原理进行土－地下结构动力相互作用分析。分析中考虑了土体及其与结构触界面上振动孔隙水压力的产生，扩散与消散作用，因而实际上是涉及了土－水－地下结构的动力相互作用。典型算例给出了对称地下结构上的最大动土压力，土体的残余超孔隙水压力，液化区的分布等。     

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。     

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。     

时域动力边界元理论研究及其初步应用

 系统论述了时域动力边界元的理论以及基于边界元方法的施工开挖简化模拟方法，并开发了有关的软件，完成了一个简化人工开挖直立坡的变形分析。     

基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析

基于ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,分别建立了考虑地基辐射阻尼效应的有限元—无限元耦合模型和无质量地基模型,讨论高拱坝在设计地震作用下采用两种地基模型得到的应力、横缝开度、坝顶顺河向位移和损伤开裂情况。结果表明：无质量地基模型与无限元边界模型相比,坝体拱向和梁向应力最大值明显增加,增大了坝体的横缝开度和坝顶顺河向位移,同时坝体的损伤开裂情况更为严重。因无限元边界模型能考虑地基的辐射阻尼效应,能真实地反映坝体的地震响应,而无质量地基模型夸大了坝体的地震响应,故用无质量地基模型进行坝体的抗震分析是过于保守的。     

结构性土模型及固液耦合弹塑性损伤动力分析

提出了结构性土的次塑性扰动状态模型和异步交叉迭代显式差分有限元解法，利用弹塑性损伤比奥动力固结有限元计算程序，对一简单饱和砂土地基进行了固液耦合的弹塑性损伤动力反应计算。     

土工建筑物动力真非线性分析的量化记忆模型

运用量化记忆模型，将土工建筑物的动力真非线性分析中滞回圈上任意点的塑性模量映射为简单的分段线性关系，通过量化记忆和插值计算无量纲距离δ，进而确定塑性模量，从而使土工建筑物的动力真非线性分析简单易行。量化记忆(以下简称SM)模型先以弹塑性理论为基础，将单调加载情况下的应力-应变曲线的非线性剪切模量映射为量化模量在几何空间上的分段线性分布，再以Masing准则为基础，在循环加载情况下，对这种简化的几何分布进行变化调整，使其生成非线性变化的剪切模量。将非线性问题转化为线性问题进行处理，大大简化了非线性计算的复杂性。通过对某筑坝爆破料动力三轴试验曲线的拟合，可以看出量化记忆模型能很好地模拟土的滞回特性。     

流体-固体瞬态动力耦合有限元分析研究

本文应用有限元法探讨了流体与固体的瞬态动力耦合分析. 利用拉氏乘子法, 给出了流体与固体接触面上一种接触的约束单元, 将流体与固体动力耦合内力作为基本未知量, 使流体域与固体域有机地联系成一整体, 从而实现了流体-固体动力耦合系统的的统一分析. 文中还推导了流固动力耦合系统的有限元控制方程, 编制了计算程序, 数值计算结果验证了耦合模型的正确性及其较高的计算精度, 并表明固体的变形效应对于流体-固体系统的动力响应是显著的.     

SWAT-MODFLOW 耦合模型 在地下水量均衡分析中的应用

利用地下水-地表水半松散耦合数值模拟方法, 选取北京市苏密怀地区为典型地区, 以长时间序列 SWAT 模型获取的平原区地下水补给量和山区对平原区地下水补给量作为传递变量, 分别代替 MODFLOW 模型中降雨入 渗补给量和山前侧向补给量的研究思路, 建立半松散式 SWAT2MODFLOW 耦合模型, 利用地下水位校验耦合模型 并对苏密怀地区地下水水量平衡进行分析。结果表明: 该方法可以提高地下水模型的精度, 耦合模型较传统算法计 算得到的降雨入渗补给量减少了 01 54 亿 m3 / a, 反映出当下垫面条件发生变化和包气带厚度增加时, 含水层的降水补给量减少。本研究为水资源的准确评价提供技术支持。     

坝–基动力相互作用的高阶时域模型

采用有限元法模拟近场有限域、采用基于比例边界有限元法的高阶透射边界模拟远场无限域，建立了一种新颖的坝–基动力相互作用的时域模型。高阶透射边界是采用改进的连分式法求解无限域动力刚度矩阵而建立的，在时域里表示为一阶常微分方程组。它能精确满足无限远处的辐射阻尼，具有全局精确、时间局部和收敛速度快等优点。将近场有限域和远场无限域通过交界面上的相互作用力向量进行耦合，通过联立有限域和无限域的运动方程，建立了坝–基耦合系统的标准动力学方程，采用直接积分法进行求解。该耦合系统的稳定性取决于其系数矩阵的广义特征值问题；如果出现不稳定情况，采用移谱法以消除虚假模态。两个算例结果表明该算法在时域里具有良好的计算精度和效率。     

地下埋藏式钢岔管结构三维有限元分析

目前对于地下埋藏式钢岔管结构设计还没有一个指导性准则，对于其工作运行状态研究也不够，因此对地下埋藏式钢岔管结构进行数值分析是一个非常重要又亟待研究的课题。为此，根据钢衬、混凝土衬砌与围岩的联合承载特点，对水电站地下钢岔管结构采用三维有限元方法进行了分析计算。得出的成果可为埋藏式钢岔管的设计提供一定的参考。     

高港枢纽二线船闸地连墙板桩结构整体数值模拟

针对建设中的泰州引江河高港枢纽二线船闸工程,基于ABAQUS平台建立了船闸地连墙板桩结构整体分析的有限元模型,预测锚碇桩、地连墙的变形性态以及拉杆在施工期不同阶段的内力状态。利用ABAQUS的用户子程序功能开发了相应的邓肯-张材料本构模型模拟土体填筑和开挖过程中的应力-应变特性,采用指数型的接触本构关系模拟地连墙与土体之间的相互作用。有限元分析计算结果与现场实测结果对比表明,所建立的整体分析模型能够准确地预测施工期不同阶段锚碇桩、地连墙的变位情况以及拉杆的内力情况。     

大型地下洞室群动态安全信息模型研究

针对地下洞室群围岩稳定性的动态反馈和控制,引入四维模型建立地下洞室群动态安全信息模型,以"前期反演反馈分析结果检验—即时参数动态反演分析—下期开挖洞室围岩力学行为预测"为循环流程,把工程信息、地质信息、安全监测信息、数值仿真信息等耦合到地下洞室稳定性的动态反馈和控制研究中。耦合可视化技术、检测分析理论、参数反演理论、数值仿真技术及计算机技术,同时利用C#.NET编程技术来模拟动态施工过程,建立三维可视化综合集成工程模型与施工过程中动态信息的有效映射关系,实现地下洞室群施工环境下安全状态的快速、准确、实时的反映,从而对施工期设计优化提供参考。