基于应力-渗流-损伤耦合模型的重力坝三维水力劈裂数值模拟

裂缝的高压水力劈裂是混凝土高坝安全评估的重要部分。目前,重力坝水力劈裂的数值模拟绝大多数是二维的,对于坝体上游面经常出现的竖直裂缝的三维水力劈裂的数值研究几乎为零。本文提出一种应力-渗流-损伤耦合模型,用于混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟。采用该耦合模型,模拟了一个内置裂缝的圆柱体试件的水力劈裂,数值结果与试验结果吻合很好,验证了所提耦合模型的合理性。在此基础上,采用该耦合模型,进行了国内某混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟,数值模拟得到的损伤区域与设计院根据安全监测实测结果得到的范围基本吻合。研究结果表明:本文耦合模型可以方便、有效地进行重力坝三维水力劈裂的模拟,评估表面裂缝的危险程度。     

沙质床面河道演化过程湿润带渗流规律试验分析

为揭示试验室条件下无黏性沙质河道演变过程中河床湿润带的渗流规律,设计循环水槽装置系统,通过控制床沙粒径、入流流量、床面坡降及河岸植被覆盖率4个变化参量,分析不同因素对河床渗流的影响以及河床湿润带含水率的时空变化。结果表明：颗粒粒径及床面坡降对渗流流量的影响较大,粗沙的渗透性远大于细沙,流域坡降与渗流流量成正比;初始含水率对渗流有重要影响,床面初始含水率较小时,渗流流量偏大;对于河道演变试验,当床沙、坡降、河岸植被等流域控制因素一定时,系统存在相对饱和渗流流量;当流量大于相对饱和渗流流量时,渗流流量将保持相对稳定。此外,床面含水率在时间尺度上变化较小,而在空间尺度上呈区域阶梯变化。     

重力坝冲沙泄洪闸左导墙抗滑稳定及静动应力分析

为研究冲沙泄洪闸坝段左导墙在复杂地基开挖面上的抗滑稳定及静动应力分布规律,本文运用大型通用有限元软件ABAQUS对冲沙泄洪闸左导墙坝段进行了三维数值仿真计算。研究表明:左导墙坝段建基面处扬压力水头呈现上下游坝段高,中间坝段低的分布特征;各典型纵横断面以及导墙坝段整体在顺河向和横河向上的抗滑稳定安全系数均符合规范要求,不存在滑移问题;左导墙坝段建基面沿坝轴向最大拉应力超出其轴心抗拉强度,竖向最大拉应力区宽度以及最大剪应力等均满足地基承载力要求。但是计算结果反映出,导墙在坝左0+099.00与建基面的结合部位为应力薄弱面,出现了混凝土拉裂破坏的情况,对工程安全造成极大的隐患,建议进一步进行结构优化设计。     

库水与降雨作用下三门洞滑坡渗流特征及稳定性分析

从三峡库区三门洞滑坡的工程地质概况出发,分析了滑坡的宏观巡查及监测数据反映的变形特征,总结变形规律。然后分别以渗流场理论和稳定性分析基本理论为基础,对设置的不同工况进行了地下水位模拟及稳定性计算。结果表明:库水位上升时,水位线呈下凹状,提高滑坡的稳定性;库水位下降时,水位线呈上凸状,降低滑坡的稳定性。并且下降速率越大,水位线凸出越显著,稳定性系数降低越快。此外,降雨会抬高地下水位线,也对滑坡稳定性不利。     

考虑渗流影响的深基坑开挖三维弹塑性数值模拟

为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性,以沈阳某地铁车站深基坑为研究对象,根据工程地质条件及围护结构的深度和基坑开挖深度,运用ABAQUS对基坑进行了地下水渗流与开挖的三维数值模拟分析,利用试验推理法来模拟渗流问题.对基坑降水条件下开挖和支护体系的变形情况进行了验证,并将模拟结果与实测值进行了对比.结果表明,理论分析和实际监测结果较吻合,该方法对ABAQUS在基坑渗流数值模拟方面具有良好的借鉴性.     

基于Goodman单元的郑州龙子湖防渗墙安全性能分析

针对郑州龙子湖工程防渗设施,在防渗墙和土体之间设置Goodman单元,应用有限元程序对防渗墙进行非线性渗流分析,计算了不同工况下墙体的受力和渗流情况,结果显示:开槽式防渗墙墙体虽然很薄,但也能满足结构强度及防渗要求。     

碳酸盐岩气藏气体单相渗流特征实验研究

针对碳酸盐岩气藏含水条件下的渗流机理与常规气藏相比表现出的不同的非线性渗流特征问题,以X气藏4块全直径岩心为研究对像,以渗流理论为基础,在常温常压条件下开展渗流机理实验测试及分析,掌握碳酸盐岩气藏的非线性渗流特征及影响因素。研究结果表明:碳酸盐岩含水气藏气体渗流普遍存在4种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流和高速非达西渗流;随岩心含水饱和度增加,气体渗流表现出阈压效应增强、滑脱效应减弱、高速非达西流效应增强的特点。     

储层应力敏感对异常高压低渗气藏采收率的影响

异常高压低渗气藏由于其自身的地质特征,在衰竭式开发过程中表现出较强的储层渗透率应力敏感性,其对气藏开发效果影响显著,并对该类气藏采收率的标定带来较大的偏差。在非线性渗流力学基础上建立考虑储层应力敏感性的三维、气水两相渗流及数值模拟模型。利用室内岩心实验和气藏前期经济评价等参数,模拟计算不同采速和考虑与不考虑储层应力敏感性等多种情况下的气藏采收率,研究结果表明在该类气藏采收率标定中应充分考虑应力敏感性的影响,否则会使标定的采收率偏高10%左右;同时应力敏感性越强,其对气藏采收率的影响就越大。     

割缝后煤层瓦斯的流-固耦合模型及应用

引入煤体孔隙率、渗透率的动态演化模型及D-P准则,建立高压水射流割缝后低透气煤层瓦斯渗流的流-固耦合模型,运用该模型优化重庆某矿W2704S回风巷条带下段预抽钻孔布置.结果表明,条带预抽达标时间与钻孔间距呈显著的指数关系,与实际达标时间的最大相对误差为5.8%,验证了流-固耦合模型的工程适用性;高压水射流割缝优化钻孔布置后,煤巷条带的预抽钻孔数量减少了27.3%、预抽达标时间缩短了69.6%,煤巷月平均掘进进尺提高了1.6倍.