考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析

以云南某高速公路中段富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性进行分析.利用FLAC3D软件在考虑流固耦合作用和不考虑流固耦合作用的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析,得到了两种情况下隧道围岩的孔隙水压力、应力场和位移场的变化情况,并探讨了隧道渗流场的分布特征,研究了渗流场对应力场分布和位移场变化的影响.研究结果直接指导富水隧道的防排水施工和支护措施的改进提高,对富水地层隧道开挖设计提供一定的理论参考.     

基于流固耦合的隧道遮光棚力学行为研究

结合具体工程,对敞开式拱形遮光棚进行了基于流固耦合的三维数值模拟,得出了遮光棚在风荷载作用下的力学行为,研究结果可为遮光棚结构抗风设计提供依据。     

河道蓄水工程上跨既有高铁隧道流固耦合效应分析

对于顶部存在天然河道的既有隧道,河道蓄水工程实施过程及长期蓄水后,由于周边地层渗流条件和围岩特性的改变,影响既有隧道结构安全.以天水市籍河生态环境综合治理二期工程上跨宝鸡至兰州客运专线高铁隧道为工程背景,按蓄水工程与隧道的空间交叉关系建立三维有限元模型,基于流固耦合作用进行数值分析,分别计算河底清淤整修、中隔墙施做、河道蓄水等不同工况下隧道周边地层应力场、位移场、渗流场、隧道结构主应力及隧道安全系数,在河道蓄水工况下,重点比较了水平防渗和垂直防渗对既有隧道的影响,结果表明:在该地层条件下,河底清淤整修、中隔墙施做等施工作业对既有隧道均有不同程度影响,河道蓄水后,隧道周边孔隙水压力增加,进一步引起隧道位移和结构应力增加,结构安全系数降低;水平防渗措施可减小隧道周边孔隙水压力、结构位移和应力,提高结构安全系数,可保证既有高铁隧道的防渗及结构安全要求.     

考虑流固耦合效应的水下盾构隧道受力特性

为探讨水下盾构隧道施工期流固耦合效应对管片衬砌结构受力的影响,以广-深-港(广州-深圳-香港)铁路客运专线狮子洋越江盾构隧道为依托,建立了该盾构隧道数值分析模型,计算作用在管片结构上的水压,并对隧道施工和运营期间管片结构所受外荷载、内力进行了原位测试;将计算水压力施加到梁-弹簧模型上,得到考虑施工期流固耦合效应的盾构隧道结构受力.研究结果表明:受注浆压力影响,目标环管片刚脱环3~5环时,所受水压力波动较大;脱环10环后,随注浆压力的逐渐消散和流固耦合效应的消失,管片所受水压力接近于该处的静水压力.      

岩溶隧道开挖围岩力学及渗流三维数值模拟

依托贵州省在建的新寨隧道,用 ABAQUS 有限元软件建立计算模型,模拟隧道施工过程中围岩及衬砌结构的变形和受力特征。考虑地下水的作用,计算了围岩的孔隙水压力和分布规律。分析结果表明：隧道开挖过程中,围岩存在一定程度的应力释放,隧道拱顶和仰拱底部局部会出现较小的拉应力,而在隧道边墙部分则出现应力集中的现象。隧道开挖应力影响范围约为2倍洞径,在1倍洞径范围内影响较大,不宜在不作处理的情况下修筑其他地下空间结构。隧道围岩塑性区沿隧道径向影响范围约为4 m。     

流固耦合技术及在高速动车组结构设计中的应用

为实现流固耦合技术及验证瞬态压力对高速列车焊接结构造成的疲劳损伤,以某高速动车组设备舱为研究对象利用流体软件SC/Tetra的FLDutil模块与分析软件Ansys的输入端口进行载荷的流固耦合分析,最后采用最新的美国ASME(2007)标准中的结构应力法进行了疲劳寿命分析结果表明,通过流体软件SC/Tetra的FLDutil模块映射到Ansys中的气动载荷准确可用,为高速动车组结构在流场中的刚度强度、模态、疲劳等分析计算提供了更合理、更精确的载荷输入.     

隧道开挖三维有限元数值模拟分析

围岩及支护结构的位移、应力分布变化规律是隧道开挖是否安全的评价标准。针对隧道开挖计算的复杂性,采用有限元对其建立三维数值模拟。利用ANSYS对隧道开挖过程进行模拟,得到支护结构的位移、应力分布变化规律。数值计算结果表明,竖向最大位移发生在拱顶处,而支护最大压应力出现在拱腰。     

大跨度公路隧道分层法开挖模拟

综合大跨度隧道特点和工程地质条件,对现场隧道的开挖过程进行了数值模拟分析,得到了开挖不同阶段的应力和位移分布情况,探讨了大跨度隧道施工过程控制的关键环节。结果表明:分层法在该级围岩条件下的是合理的,而开挖支护方法的选择保证了隧道施工安全。     

客运专线隧道开挖方法与隧道坍方预防措施研究

针对不同地质围岩,应选择不同的开挖方法,开挖方法选择合适,对保证隧道施工安全、经济效益意义重大。介绍了隧道开挖常用方法的适用条件、关键施工技术,分析了坍方产生原因,阐述了防止坍方措施,可为今后的隧道施工提供一些有益的借鉴。     

基于流固耦合的富水软岩地层隧道施工方法研究

以贵广铁路东科岭隧道进口段富水软岩为研究对象,通过采用流固耦合理论、数值模拟分析并结合施工技术分析,考虑降水前后CD法和三台阶预留核心土法,分析比较隧道施工引起的地表沉降、洞周位移和支护结构内力。降水前可以采用CD法施工,但是施工效率低下;采用降水井降水后施工三台阶预留核心土法可以满足施工稳定性要求,且省时省工。     

富水软岩隧道施工中渗流对岩体变形影响的研究

以湖南省吉怀高速公路南山寨隧道为工程背景,建立流固耦合模型和普通对比模型,分别对考虑渗流场和不考虑渗流场的隧道开挖进行数值模拟与对比分析,以研究富水软岩隧道施工中渗流对岩体变形的影响态势和程度。     

裸洞隧道病害形成耦合机理分析

裸洞隧道病害的产生主要是地下应力场在损伤、渗流、温度等因素的耦合作用下形成的,是非常复杂的非线性耦合过程。从裸洞隧道开挖后的弹塑性应力场出发,使用Bui损伤模型与地下水渗流场组成的激励-反应耦合系统加以研究病害形成的耦合机理。结果表明,裸洞隧道病害明显产生是损伤和渗流耦合强度因子在0.5左右产生的,随着隧道围岩裂隙的扩展和损伤程度的加剧,围岩塑性区半径随水压力的增加而迅速增大,加速隧道病害的产生,这为探明裸洞隧道病害形成机理研究、治理与防护起到一定的理论指导意义。     

裸洞隧道病害形成耦合机理分析

裸洞隧道病害的产生主要是地下应力场在损伤、渗流、温度等因素的耦合作用下形成的,是非常复杂的非线性耦合过程。从裸洞隧道开挖后的弹塑性应力场出发,使用Bui损伤模型与地下水渗流场组成的激励-反应耦合系统加以研究病害形成的耦合机理。结果表明,裸洞隧道病害明显产生是损伤和渗流耦合强度因子在0.5左右产生的,随着隧道围岩裂隙的扩展和损伤程度的加剧,围岩塑性区半径随水压力的增加而迅速增大,加速隧道病害的产生,这为探明裸洞隧道病害形成机理研究、治理与防护起到一定的理论指导意义。     

研究高速公路隧道开挖施工技术及控制策略

针对某高速公路隧道工程实际情况,对其开挖施工技术和控制策略进行深入分析,提出开挖施工中需要注意的要点,最后经实践得出该隧道工程开挖施工顺利完成,质量合格,所用施工技术与控制策略合理可行.     

流固耦合作用对螺旋桨强度影响的数值计算

为研究流固耦合作用对船舶螺旋桨强度的影响,并分析采用不同流固耦合方法所得计算结果的差异,结合实际工程,使用CFX对某船螺旋桨在特定工况进行CFD计算,并在ANSYS WORKBENCH中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合方法对螺旋桨静应力及总变形量进行计算分析和比较,给出螺旋桨表面压力分布图,以及等效应力和总变形量随螺旋桨桨叶半径变化的关系曲线,并将二者计算结果进行对比.结果表明,采用不同流固耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大.两种方法中采用双向流固耦合方法所得等效应力和总变形量峰值较大,且随着进速系数的增大,二者计算结果差距逐渐明显.     

热力耦合作用下拉林铁路桑珠岭隧道岩爆预测

热力耦合作用是高温高地应力隧道岩爆预测中一个新的问题.在新建拉林铁路桑珠岭隧道开挖过程中,利用现场温度测试数据反演并得到隧道不同埋深时的地温,通过热力耦合数值模拟计算得到隧道开挖过程中的洞周应力变化规律,利用卢森、陶振宇、王元汉、樊建平4种岩爆判据对隧道不同温区、不同洞周应力释放率的岩爆发生烈度和岩爆范围进行预测,最后将预测结果与现场岩爆进行了比较分析.研究结果表明:桑珠岭隧道地温梯度为5.5℃/100 m,隧道埋深越大地温越高;在以自重应力场为主的深埋段,最大压应力集中在拱顶和拱脚部位;在45~85℃地温区间,洞周最大切向应力和最大主应力随应力释放率增大而线性增长,当洞周应力释放率为100%时,其增加量分别为84~96 MPa、93~96 MPa,同时岩爆烈度等级也相应增加;判据预测与现场实测的比对表明,高温热力耦合作用在应力释放过程中加速了岩爆发生,在应力释放率前期,陶振宇判据对中等及以上岩爆的发生更加敏感,而在应力释放中后期王元汉判据与实测结果的相似度更为一致.      

基于流固耦合方法的船舶湿模态振动研究

基于ANSYS Workbench仿真平台对船舶的干湿模态进行有限元分析。针对一艘686TEU多用途集装箱船,运用船舶建模软件建立该船三维简化模型,将模型导入仿真平台并进行船体模态特性分析。数值计算结果表明,应用Workbench平台采用流固耦合方法能够计算大型结构的模态,验证了在Workbench中使用流固耦合方法计算船舶振动干湿模态的可行性。     

弯曲输流管道流固耦合流动特性研究

以流固耦合理论为基础,对一段两端约束弯曲输流管道建立流体动力学模型及固体运动模型,利用FEA法对该管道系统流固耦合振动特性及弯管内流体流动特性进行了模拟计算和分析,结果表明:流体在管道弯曲处被迫改变方向时,将对管壁施以附加作用力,最大应力和应变发生在入口和出口处附近的上下部.由于管道的弹性作用,管道壁面又会反过来影响管内流体流动情况,两者之间存在复杂的耦合作用;弯管内侧壁附近能量损失较大,静压分布从0~°90°截面始终是外侧高于内侧,进口段湍动能较小、拐弯处较大,管道内流体流速在弯曲管道转角处相对较高.     

隧道洞身开挖施工技术研究

由于隧道施工对施工技术要求较高,所以在日常施工项目中,技术人员会先开挖隧道洞口土石方,将其预留在台阶上,然后减小仰坡开挖和对施工的影响,最后进行超前大管棚动开挖施工,整个施工过程都非常复杂,所以必须按照科学的施工顺序开展施工作业。在此背景下,对隧道洞身开挖施工技术进行了探讨,并探讨了施工中的注意事项。     

基于不同应力释放作用下小线间距隧道开挖地表沉降规律的研究

隧道开挖常常伴随着开挖面周围岩体应力的释放,而应力释放的大小与开挖面的大小、岩体的性质、地下水的埋深等多个因素密切相关。因此,在进行隧道开挖数值模拟计算时,初步估计开挖面岩体应力释放大小显得尤为重要。基于此,并结合工程实例,研究了不同应力释放下小线间距隧道开挖地表沉降规律,并与实测沉降数据相结合加以分析。结果表明,开挖面应力释放为60%时,数值模拟结果与实测结果较为接近,更能合理反映工程实际。