潘二矿松软破碎巷道群大变形失稳机理及支护技术优化研究

随着煤炭资源转入深部开采阶段,深井巷道尤其是巷道群的围岩稳定控制已成为重大的技术难题。基于淮南潘二矿东二采区井底车场巷道群现场工程,采用现场工程地质调查、室内试验、数值仿真和理论分析等手段,系统分析了巷道群围岩及支护结构的变形开裂特征及失稳机理,提出了预应力组合锚杆(索)-U型钢支架-分步注浆控制巷道帮顶、帮角/底角锚杆-底板预应力锚索控制底板的深部松散破碎巷道群稳定性综合控制对策和设计方案,并将研究成果应用于工程实践,通过现场监测验证了分析方法及控制对策的合理性和有效性。     

碾压混凝土重力坝安全度评价方法研究

光照碾压混凝土坝是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝之一,坝高库大,其安全稳定性是施工期和运行期中至关重要的技术问题。运用有限单元法,对光照碾压混凝土重力坝施工期和运行期的温度场、渗流场、应力应变场等进行仿真分析,采用超载法和强度折减法相结合的方法模拟坝体（坝基）系统的渐进破坏过程和可能的失稳模式,并根据特征点位移突变、屈服区贯通等方法判断大坝的整体安全度,同时对坝基浅层面进行抗滑稳定计算。研究结果表明,光照碾压混凝土重力坝的整体安全度大于3.0,且坝基浅层面等薄弱部位的安全系数大于2.0,满足工程稳定的需要。     

考虑扩容碎胀特性的岩石本构模型研究与验证

 高应力卸荷条件下岩石扩容碎胀非连续变形行为研究对揭示深部巷道围岩稳定性演化及控制机制,分析预测围岩稳定性具有至关重要的意义。为此,依托室内岩石三轴卸荷试验,首先研究全应力–应变曲线各特征应力值随围压变化的演化特征,提出岩石进入峰前损伤扩容与峰后破裂碎胀阶段的临界条件准则,并考虑扩容碎胀破裂演化过程中岩样力学性质劣化规律,建立描述卸荷条件下岩石损伤扩容和破裂碎胀演化机制的本构模型,采用VC++编程语言将该模型嵌入到UDEC软件中,实现其非线性数值计算功能。同时,通过室内岩石试验曲线的模拟拟合,表明该模型在描述岩石扩容碎胀特性方面的合理性。最后,将该模型应用于一典型深部巷道围岩破损区分布的模拟研究中,通过与经典模型的对比分析,验证该模型在工程应用方面的可行性,并有针对性地提出深部巷道稳定性分析与维护的合理化建议。     

多途径综合开发商业软件精细求解土石坝结构静动力反应

 以ADINA软件为例,提出联合开发和调用外部控制程序、自带本构模型二次开发接口、相关计算模块及前后处理模块的思路,全程自动实现各模块的调用计算和数据间的相互传递,一次性完成土石坝静动力反应的精细求解,综合开发时仅对软件自带二次开发接口不能实现的功能进行外部程序编写。通过与著名动力计算程序SHAKE91经典算例的对比分析以及一高土石坝三维静动力反应的工程应用,表明所建议的方法功能拓展性强,数据传递高效快捷,且计算结果合理可靠。这一方法也可推广用于ABAQUS和ANSYS等商业有限元软件,以弥补这些软件在精细求解某些特定问题时自身的不足。     

碾压混凝土温度场分析中层面模拟的复合单元法

碾压混凝土层面的模拟是温度场仿真分析中的难点。基于复合单元法的基本原理,建立针对碾压混凝土(RCC)温度场分析的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,层面含于复合单元之中,划分网格时不予考虑,使网格的生成大大简化,减少了计算模型的规模。复合单元中可含有由层面分割而成的任意形状的子单元,每个子单元各有一组用于插值的映射节点温度,而层面上的温度值则由其相邻的2个子单元的映射结点温度计算得到。复合单元中映射子单元的结点温度求解过程与传统有限元法类似,不含层面的单元自动退化为常规有限单元,因而复合单元法计算程序可以方便地与传统有限元分析程序融合,简单模型算例验证了该算法的正确性。