基于计算机数值模拟技术确定围岩岩体力学参数的探讨

针对目前岩石力学处理工程问题的缺陷，探讨如何将前沿的计算技术与传统的力学实验相结合，以确定隧道工程中的围岩岩体力学参数，并提出了一些建议和方法。     

工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用

借助于地质调查和简便易行的力学实验确定复杂岩体的力学参数是岩石力学积极探索与研究的方向之一，根据典型的岩体结构概化模型，模拟现场岩体力学实验可以达到简便易行和完成大批量试验的目的，本文使用数值分析方法，模拟了节理－岩桥组合切实验过程，计算了岩体抗剪切破坏强度参数并应用于工程实践。     

石人沟铁矿北区采场结构参数的优化

唐钢石人沟铁矿目前处于露天转地下开采过渡期,亟需确定合理的地下采场结构参数.本文首先在岩石力学试验的基础上估算了岩体力学参数,采用三维有限元数值模拟方法对采场结构进行了研究,得出了地下开采时不同采场结构参数下采场的应力和应变情况,并以此为依据对其稳定性进行了分析,最终确定了最优方案,确定了石人沟北区合理的采场结构参数.     

自主CAE平台及计算力学软件研发新进展

数值模拟是求解复杂工程问题强有力的工具.科学计算程序的一大需求在于复杂及可变数据结构的存储、提取和处理能力.对于用户而言,不仅需要强大的求解器,还需要良好的图形交互界面,因此,开发具有通用性和开放性的CAE软件平台和友好的用户界面势在必行.本文在介绍CAE软件平台OmtDesk的基础上,采用C++语言和面向对象软件开发技术,建立了高效CAE平台,解决了CAD模型与计算力学平台接口、网格生成、大型数据存储、快速求解算法等关键问题;同时基于Qt+OpenGL技术,开发了跨系统的友好图形用户界面;最后,以固体力学数值模拟为例,基于该平台和用户界面,开发了计算固体力学专用软件.由此可见,本文提出的软件设计理念是有效的,实现的CAE平台已经拥有了强大的功能.      

尾矿固化体力学性质预测的PFC模型研究

以某铁矿项目为工程背景，选用离散元颗粒流程序（PFC）对尾矿固化体的力学特征进行模拟，确定了尾矿固化体细观力学参数，建立了尾矿固化体单轴压缩数值模型，并在此基础上研究尾矿粒径分布及颗粒数量的简化对模拟尾矿固化体的力学特征的影响。研究发现：数值模型单轴压缩计算结果与试验值平均误差为5.5%，证明采用该方法构建的数值模型能有效预测尾矿固化体单轴抗压强度，且对尾矿固化体柔性及脆性破坏形态的捕捉效果较好，进而证明了利用PFC数值模型对尾矿固化体进行模拟有效可行；由于不同工程条件下尾矿粒度分布差异比较大，若尾矿粒径分布较广，建立尾矿数值模型时，可对尾矿粒径分布及颗粒数量进行一定程度的简化。分析表明，当模型尾矿颗粒粒组范围选取比达到50%以上，能较好地模拟尾矿固化体应力应变曲线及破坏形态。     

船体外板冷弯成形回弹数值模拟关键技术研究

如何精确的预测出回弹量在船体外板冷弯成形中是一个非常关键的因素,有限元数值模拟技术的引入,为推动回弹问题的解决提供了有利的工具.文章基于船体外板多点成形技术冷压成形的回弹数值模拟的数学模型的建立问题,重点介绍了本构模型、单元类型、数值计算方法的选择及接触与摩擦的处理等,为后续的回弹模拟研究奠定了基础.     

公路隧道通风中射流风机纵向最小间距研究

射流风机纵向最小间距的确定对于风机正常经济的运行起着十分重要的作用。通过对射流风机工作原理和隧道内流态进行分析,依据射流力学的有关原理找到了影响射流风机纵向最小间距的因素和计算方法。确定射流风机纵向最小间距的计算方法通过工程类比和CFD软件数值模拟验证,符合真实情况,可为今后射流风机纵向最小间距的确定提供指导。     

公路隧道通风中射流风机纵向最小间距研究

射流风机纵向最小间距的确定对于风机正常经济的运行起着十分重要的作用。通过对射流风机工作原理和隧道内流态进行分析,依据射流力学的有关原理找到了影响射流风机纵向最小间距的因素和计算方法。确定射流风机纵向最小间距的计算方法通过工程类比和CFD软件数值模拟验证,符合真实情况,可为今后射流风机纵向最小间距的确定提供指导。     

围岩力学参数反馈技术的应用研究

针对岩土工程结构分析时，所有反映岩体力学性质的参数基本未知，而原位岩体的力学参数一般难由试验获得准确数值，且室内外岩石力学参数试验所得资料只能反映岩体的局部情况，难较全面地反映围岩的真实情况等问题，提出了一些简单实用的常用围力学度参数反馈方法，并通过实际隧道工程的模型试验测试数据和计算反馈分析，验证了所论方法的可靠性。     

浅埋软弱围岩隧道超前管幕施工力学行为分析

浅埋软弱围岩隧道自稳能力差、易坍塌,必须设置足够强度的支护结构辅助稳定。以京沈高铁高丽营隧道为工程背景,分别采用荷载结构法和地层结构法开展数值模拟,探究浅埋软弱围岩隧道超前管幕的力学机理。研究结果表明:①荷载结构法数值模拟中,管幕轴力关于隧道轴线呈正对称分布,剪力和弯矩呈反对称分布;②地层结构法数值模拟中,越靠近掌子面的管幕弯矩越大,不同施工工序对管幕弯矩变化的影响程度不同,影响最大的是开挖右上导坑;③采用荷载结构法得到的管幕挠度曲线与理论挠度曲线形状相似,而地层结构法得到的曲线与之相差较大。可以认为,采用荷载结构法对浅埋软弱围岩隧道支护体系进行模拟分析时,其计算结果更接近工程实际。     

地震荷载作用下高速公路挖方高边坡稳定性研究

考虑到地震边坡破坏的机制,以京化高速公路挖方高边坡为研究背景,对地震荷载下的边坡稳定性进行了分析研究。详细分析了边坡的工程地质条件,结合实地采样试验,确定了边坡岩体的工程力学参数。利用有限元软件ABAQUS,建立了三维数值仿真模型,在试验区地震特征研究的基础上,采用拟静力法＋强度折减的方法,分别模拟了地震力作用下边坡的位移变形及主应力分布规律,计算了边坡的安全系数,为边坡的加固提供了依据。     

软弱夹层边坡变形性状及其影响因素分析

介绍了含软弱夹层边坡稳定性的研究现状;运用有限差分软件FLAC 3D,针对5种工况进行了数值模拟,重点分析了含有软弱夹层的岩质边坡几何特征及软弱夹层力学参数,如边坡坡高、坡角、软弱夹层倾角、黏聚力和内摩擦角等对岩体边坡位移的影响规律及其工程意义.     

对浅埋黄土隧道开挖中围岩变形的数值模拟分析

针对西北地区某黄土隧道浅埋开挖现象,结合现场工程地质勘察和岩石力学试验,并运用有限单元法,使用MI-DAS/GTS数值模拟软件,对其进行了详细的分析和研究。通过研究,对该隧道围岩位移和应力变化规律做出了客观评价,为隧道下一步的施工方案、监测方案的制定提供决策依据,对实际施工有着重要的指导意义。     

小净距公路隧道施工力学效应研究

通过有限元数值模拟,分析了小净距公路隧道中夹岩柱的受力特性、围岩屈服接近度、锚杆轴力、二次衬砌混凝土内力特征等。研究结果表明:净距较小为B/3时,研究区中夹岩柱围岩会受到左右双洞开挖应力场重叠作用的严重影响,受力状态十分不利,屈服区也贯通中夹岩柱,中夹岩柱两侧的隧道支护衬砌结构都应有所加强;当净距为(0.85~1.5)B时,中夹岩柱受力状态受净距的影响已很小。     

大跨径地铁车站交叉口数值分析

以在建的重庆.西部国际会展中心配套市政交通工程高义口车站为研究对象,采用有限元数值软件ANSYS三维数值模拟大跨径地铁车站与出入口通道交叉部位,在有出入口与无出入口情况下,对车站交叉口附近围岩和初期支护力学行为进行对比分析。同时,在隧道施工过程中对围岩位移进行监测,分析围岩的位移状态随时间的变化规律,验证数值分析可靠性。分析结果显示,出入口开挖对交叉口区域内围岩的位移和应力都产生显著影响,交叉口拱顶和底部位移影响较大,应力在拱顶、拱腰和底部都变化明显。     

客运专线小净距隧道施工效应的数值模拟分析

结合石太客运专线南梁隧道小净距段工程,应用有限元数值模拟方法,分析了两隧道周边围岩各关键点的变形和应力场特征,揭示了这类隧道的施工效应规律,其分析结果能够为客运专线小净距铁路隧道的设计、施工提供一定的科学依据。     

下穿重载公路隧道变形模拟分析

鹰窝山隧道浅埋段下穿以运煤车辆为主的锦赤公路。车辆超载现象严重,隧道围岩为全风化花岗岩,围岩稳定性极差。在隧道施工过程中必须保证公路正常运营,施工难度大。基于现场试验获得了围岩物理力学参数,采用数值方法对施工方案进行了三维数值模拟,计算结果和隧道变形结果均表明,所采用下穿公路的隧道施工方案是合理的,保证了隧道施工安全和下穿公路的安全。     

大断面黄土隧道初期支护合理施作时机

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节,结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为的变化情况．以控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中,初支施作时机的选择给出了合理的建议．通过现场监测手段,得到了黄土隧道初期支护受力规律：黄土具有明显的流变特性,支护结构的受力很大一部分来自围岩流变产生的附加荷载;支护结构受力在空间分布上并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑．     

爆破技术与数值模拟在桥梁拆除中的应用

通过对桥梁爆破拆除工程实践的分类总结,简要介绍了国内桥梁爆破拆除中的要点及其达到的爆破效果及国外桥梁爆破拆除理论和数值模拟的状况.重点介绍了运用数值模拟软件ANSYS/LS-DYAN建立的共节点分离式模型模拟钢筋混凝土桥梁的爆破坍塌失稳过程,展现了数值模拟与工程实践结合的有效性及发展性,并列举了国内桥梁爆破拆除数值模拟的实例.     

基于数值方法的超深竖井围岩力学特性变化规律研究

依托洞宫山隧道送、排风竖井,采用理想弹塑性材料本构关系及莫尔一库伦屈服准则,建立了三维有限元模型,对围岩受力及变形特征进行了分析．给出了围岩的应力与位移分布特征以及竖井周边特征点的变形大小．同时,把竖井简化为三维平面轴对称受力模型．利用弹性力学知识解答,得到了解析解．通过解析解与数值模拟的结果对比分析,得到了竖井围岩的变化规律,为超深竖井的施工提供参考．