浅谈隧道衬砌水荷载问题

关于处在渗流场中的隧道衬砌所受的水荷载,不同的规范有着不同的规定,有的按静水压力来计算,忽略渗流的影响;有的则认为因为隧道的排水消除了作用在衬砌上的外水压力,所以结构不受水荷载作用;有的则比较折中,将静水压力乘上一个折减系数作为作用在衬砌外边线上的计算水压力。为了明确水荷载概念,根据笔者的实际经验,对衬砌在不同透水性的情况下所受到的水荷载进行分析。从而进一步明确作用于衬砌背后的水荷载问题及其变化规律。     

公路隧道围岩塌方离散元模拟

以秦岭III号隧道为工程实例,根据围岩类别及围岩内地质构造发育状况,将断面划分为2 173个块体单元,采用离散单元法对该隧道的塌方过程进行了二维数值仿真模拟,得出了隧道顶部和侧壁块体的塌落距离、塌落轨迹及隧道塌方量,并得出了块体塌落过程中跟踪块体的合力曲线,反映了块体的运动过程。     

基于离散单元法的沥青混合料研究初探

针对构成沥青混合料骨架的集料内部复杂的微观作用机制,在随机集成2种粒径集料混合体基础上,利用离散单元法DEM进行微观模拟。据此原理,在VC 平台上开发出相应的计算程序,并将该程序用于模拟重力场内集料的微观相互作用。结果表明,该方法为实现级配可视化设计、分析骨架强度形成机理及混合料变形与破坏机制奠定基础。     

模拟沥青混合料集料的多面体颗粒随机生成算法及程序

为了真实反映沥青混合料中集料的形状、级配及排列,准确模拟其复杂的几何特征与物理性质,提出了模拟沥青混合料的多面体随机生成算法,介绍了算法实现过程中的关键技术问题及程序设计。该算法不仅考虑了矿料级配、颗粒分布的随机性,多面体区域生成及级配的检验与确定,而且考虑到几何与物理参数的转换问题,解决了沥青混合料集料空间结构重构的关键问题。研究结果表明:该算法及程序操作简便,切实可行,为沥青混合料或其他矿物质混合料空间结构重构提供了一种新途径。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

连拱隧道施工导致的节理岩质边仰坡失稳分析与处治

连拱隧道边仰坡开挖范围大、受多次开挖扰动易失稳。针对常吉高速公路清水冲隧道节理岩质边仰坡,在现场勘察及量测结果分析的基础上,运用离散元软件UDEC进行稳定性分析。数值模拟结果表明,岩层节理的发育情况对边仰坡的稳定性影响很大。结合现场量测数据可以看到离散元法能很好的模拟岩质边仰坡失稳过程,在此基础上提出边仰坡加固措施,为相关工程提供参考。     

饱和砂中静压沉桩对超孔隙水压力的影响

通过采用模型试验,研究直径为37 mm的闭口模型桩静压沉桩时,饱和砂中的超孔隙水压力的产生规律.发现饱和砂中沉桩引起的超孔压沿径向远离桩身表面的时候,超孔隙水压力先增大后减小,超孔隙水压力最大值发生在距桩身表面径向距离r=2D(D是桩径)处.沿深度方向,中间部分的土体中超孔压最大,上部和下部的土体中产生的超孔隙水压力较小.最后采用离散元软件研究了静压沉桩速度对超孔隙水压力的影响,发现沉桩速度越快,所产生的超孔压越大.     

离散元法在贵阳某层状岩质边坡稳定性分析中的应用

以实际工程为背景,介绍了贵阳某层状岩质边坡的特点,分析了边坡的破坏机理及破坏模式,采用二维离散元法对该边坡进行了稳定性分析,指出了在前缘临空情况下,边坡容易发生滑移-拉裂破坏。模拟计算结果与理论分析相符,说明用离散元法分析层状岩质边坡的稳定性是可行的。     

基于LES与Powell涡声理论的孔腔流激噪声数值模拟研究

孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推导过程,随后利用圆柱/机翼组合体与方腔流激噪声测试结果验证了计算方法的可靠性,最后采用大涡模拟方法结合Powell涡声方程数值计算了两型孔腔在不同水速下的流激噪声,并与中国船舶科学研究中心循环水槽试验结果进行了对比分析,结果表明数值计算方法能够较准确地预报孔腔流激噪声,并能展示孔腔内外涡旋结构。计算结果表明:在500 Hz以下的低频段,格栅1型孔腔的流激噪声显著高于格栅2型孔腔;在500 Hz-10 k Hz高频段,格栅2型孔腔流激噪声比格栅1型孔腔高,但随着流速的增高,两种孔腔流激噪声在高频段的幅值基本一致。这些现象与孔腔内的涡旋结构密切相关。文中对孔腔流激噪声的数值预报方法进行了验证,有益于理解孔腔非定常流动的物理机理,且为抑制孔腔流激噪声奠定了基础。     

南京地区砂砾卵石土压实特性的离散元模拟

为了探究南京地区砂砾卵石土的压实特性,基于离散元数值分析软件PFC2D,模拟了砂砾卵石土的击实试验及加州承载比(CBR)试验的试验过程,分析了砂砾卵石土含石量及颗粒粒径对其压实特性的影响.通过与室内试验的对比验证了离散元法分析砂砾卵石土压实特性的可行性,并根据模拟结果提出了工程中建议采用的土石比例区间.结果表明:砂砾卵石土的孔隙率随着含石量的增加先减小后增大,随着颗粒粒径的增大而不断减小;砂砾卵石土CBR值随着含石量的增加先增大后减小,随着颗粒粒径的增大而不断增大;砂砾卵石土含石率在70％～80％时,能达到最佳压实效果.