光照水电站碾压混凝土重力坝渗流有限元分析

采用有限元法模拟了光照水电站碾压混凝土重力坝坝体及坝基的渗流特性,研究了影响渗流的主要因素,分析了防渗帷幕的渗透稳定,评价了防渗排水系统设计的合理性.     

三维岩石随机裂隙网络的块体自动识别

运用蒙特卡罗法模拟生成随机的结构面,在三维岩石块体系统自动识别方法的基础上,充分比较有限结构面和无限结构面相互切割成块体的异同,并结合基本的拓扑学原理,实现了三维岩石随机裂隙网络块体的自动识别,并有效地解决了多连通问题.算例表明了该方法的可靠性.     

全级配混凝土随机骨料二维模型生成的块体切割方法

混凝土细观力学数值模拟分析所得到的结果与混凝土实际力学性能之间的差异大小,在很大程度上取决于所采用的混凝土骨料模型是否合理.目前,混凝土随机骨料的二维模型生成算法以生长法为主,所生成的骨料几何形态具有较大的局限性,且不便于推广应用至三维问题.研究并提出了一种新的随机骨料二维模型生成方法——块体切割法.首先,引入一组随机平面,并假定其方向及位置符合某种概率分布;然后,基于瓦拉文公式推导出随机平面的相关参数的概率密度函数;最后,通过随机平面切割初始块体,得到不同料径和形状的随机骨料.算例分析结果表明,本方法能够生成符合级配要求的随机骨料,可进一步推广至三维问题.     

水布垭导流隧洞堵头体型的优化

采用三维非线性有限单元法,对水布垭导流隧洞堵头进行了不同齿槽深度、不同堵头长度下的堵头稳定分析,然后基于分析结果提出了堵头体型优化建议,使堵头长度由初步设计的45 m减少到31 m;最后根据实际施工情况进行了施工期的堵头反馈设计与稳定校核.研究中发现:堵头延长段的作用主要是提供凝聚力,其产生的摩擦阻力作用不明显;堵头顶部和围岩的接触情况对于安全系数影响较大.该研究结果已被设计采用,对类似的工程有一定的参考意义.     

小湾电站进水口边坡开挖与支护的三维仿真

采用三维弹粘塑性有限元法,对小湾电站进水口边坡的开挖与支护进行了仿真模拟.计算中考虑了预应力锚索、抗剪洞、混凝土面板支护及开挖松弛的影响,并计入了地下水的作用.在完成天然地应力场的计算后,后续模拟严格按照施工开挖、锚固、回填、加荷等工序分为67个计算步.计算结果表明,在现有的地质条件和参数下,此开挖与支护方案能够保证边坡的整体稳定性.按有限元强度折减法计算所得的强度储备安全系数为1.50,表明采用的开挖和支护方案是合理的.     

Numerical Method for Seepage in Blocky Rock Mass

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｏｃｋｍａｓｓ,ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆａｃｅｓ ,ｓｕｃｈａｓｆａｕｌｔｓｏｒｊｏｉｎｔｓ ,ａｒｅａｌｗａｙｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ,ａｎｄｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｉｓｃｕｔｉｎｔｏｂｌｏｃｋｓ.Ｉｆａｄａｍｉｓｔｏｂｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｎｓｕｃｈａｒｏｃｋｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ,ｔｈｅｅｌａｓｔｏ ｖｉｓｃｏ ｐｌａｓｔｉｃｂｌｏｃｋｔｈｅｏ ｒｙ[1～ 3] ｉｓｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｃｋｆｏｕｎｄａｔｉｏ…     

裂缝分析的叠单元法研究

 裂缝是影响结构正常工作性态的重要因素。提出裂缝分析的叠单元法,首先,对于含裂缝的结构,将其离散成不含裂缝的整体网格和裂缝附近区域的局部网格,整体网格和局部网格相互独立。然后,将整体网格和局部网格叠加,在局部网格覆盖范围内,直接采用有限单元法;在局部网格覆盖范围以外,则以整体网格为准,在完整单元上直接采用有限单元法,在残缺单元上采用数值流形技术。最后,在局部网格边界面上施加罚刚度,以实现其与整体网格的耦合。算例分析结果表明,该方法前处理较简单,计算精度较高,适合于裂缝动态扩展过程模拟。     

岩体的三维弹粘塑性阶谱块体单元法

提出了岩体的三维弹粘塑性阶谱块体单元法。首先，定义各块体单元的最小包围盒为其覆盖单元，在覆盖单元上采用阶谱形函数和弹粘塑性本构模型；然后，根据虚功原理，推导了块体系统的整体平衡方程；最后，就其中的数值积分和边界条件处理等问题进行了探讨。运用所提方法分析了两个简单算例，结果与解析解和有限单元法数值解很吻合，从而验证了其正确性和有效性。所提方法具有前处理简单、计算精度高等特点，适合于岩体变形与稳定分析。     

一种新的岩体力学数值计算方法——叠单元法

提出了一种新的岩体力学数值计算方法——叠单元法。首先,对含多条不连续面的复杂岩体,将其离散成不含不连续面的整体网格和各条不连续面及其邻近区域的局部网格,而且网格之间相互独立。位移场通过在各网格中插值并叠加得到。然后,由虚功原理推导出了整体平衡方程中的广义刚度矩阵和荷载向量的具体表达式,并对其数值积分方法进行了讨论。最后,分析了2个平面应力问题的算例,且通过与有限单元法的计算结果进行对比,验证了叠单元法的准确性和合理性。叠单元法的最大特点是可以将复杂岩体的网格划分工作分解成几个相互独立的简单网格,从而使网格离散变得简便易行。该方法可以直接推广到三维问题和非线性问题中,因此,有望广泛应用于复杂岩体的变形与稳定分析。