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Comsol Multiphysics软件在腐蚀防护中的应用研究
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Comsol Multiphysics软件在腐蚀防护中的应用研究
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2014年&36卷&10期 刊出日期&
不同温压环境下深海能源土力学特性离散元分析
蒋明镜, 朱方园
深海能源土宏观力学特性与所处温度与水压环境密切相关,明晰温压对能源土力学特性的影响对水合物的安全开采具有重要意义。首先,介绍深海能源土的温度-水压-力学微观胶结模型,用以描述能源土粒间的水合物胶结接触力学特性;其次,将该模型导入至离散元商业软件PFC2D中,开展不同温度与水压环境下的离散元双轴试验;最后,结合离散元双轴试验结果及同已有室内试验结果的对比分析,探讨温度与水压对深海能源土宏观力学特性的影响规律和微观作用机理。结果表明：引入胶结模型的离散元双轴试验可较好地描述深海能源土强度、变形等力学特性随温度与水压的变化关系;温度与水压影响深海能源土宏观力学特性的微观机理是颗粒间水合物胶结强度与刚度同温度与水压间的相关性;建议采用温压距离参数L（在无量纲化的温度-水压坐标平面内,水合物赋存温度与水压点至其相平衡线的最小距离）评价实际复杂温压场下的深海能源土宏观力学特性。
2014&Vol. 36&(10):&
作用于防波堤上波浪荷载的离心机模拟
徐光明, 顾行文, 蔡正银, 任国峰
随着港口码头向深水大吨位化的发展,新扩建防波堤逐渐向深水区延伸,防波堤受到的波浪荷载强度越来越高,当堤基位于海底软黏土层上时,由于地基承载力低,往往考虑轻型防波堤结构,在某一防波堤延伸段工程中就推出了薄壁箱筒型基础防波堤新结构。然而,这类轻型防波堤能否经得住设计波浪荷载的作用以及它的性状为工程师所关注,故希望通过土工离心模型试验,在高速旋转的离心力场中模拟作用于防波堤结构上波浪荷载作用,观察其动态反应特性。根据电磁激励器原理研制开发了一套非接触式循环波浪荷载模拟器系统,能提供不同频率、幅值高达1200 N的不对称周期性往复荷载,满足了波浪荷载模拟需要。文中随后介绍了该装置在箱筒型基础防波堤结构与地基的波浪荷载作用试验中的应用,试验测量了防波堤结构的水平变位、沉降和倾斜以及地基中孔隙水压力等性状反应,基于模型试验结果,探讨了波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤的破坏模式,结果发现,主要破坏模式为防波堤倾斜过度而失稳或水平变位超出容许值而发生侧向滑动破坏。
2014&Vol. 36&(10):&
粒径对多孔介质中悬浮颗粒迁移—沉积特性的影响
刘泉声, 崔先泽, 张程远, 占婷
粒径变化对悬浮颗粒在多孔介质中迁移—沉积过程影响的研究有重要意义。利用自主研发的砂层迁移—沉积模拟试验系统,研究不同粒径的悬浮颗粒在不同尺寸多孔介质中的迁移—沉积特性。结果表明,对于相同尺寸的多孔介质,随着悬浮颗粒粒径的增加,到达相对浓度峰值时间增加,而对应的相对浓度峰值降低;同时,对于相同粒径的悬浮颗粒,随着多孔介质尺寸增大,相对浓度峰值增加;另外,相对于多孔介质,悬浮颗粒粒径的变化对其迁移—沉积过程影响更为显著;随着多孔介质与悬浮颗粒粒径比增大,相对浓度的峰值和终值增大;根据粒径比不同将悬浮颗粒在多孔介质中的迁移—沉积类型划分为“滤饼过滤型”、“迁移—沉积型”、“自由迁移型”3种。研究结果为水源热泵回灌过程中悬浮颗粒在地层中的迁移—沉积特性进一步研究奠定了基础。
2014&Vol. 36&(10):&
降雨诱发粉土边坡失稳的离心模型试验及雨强-历时警戒曲线的验证
詹良通, 刘小川, 泰培, 陈云敏
中国东南沿海山地丘陵地区气候湿润,每年梅雨季和台风侵袭时都伴随有大量土质滑坡,研究降雨诱发土质滑坡的失稳模式和机理对该类滑坡预警预报及防治具有重要意义。笔者自行研制了离心机机载降雨模拟装置,在50g条件下模拟和再现了非饱和粉土边坡在不同强度降雨条件下的失稳破坏过程,揭示了降雨诱发粉土边坡的失稳模式为坡脚局部失稳—向上扩展—整体浅层滑动,滑动面深度介于1~3 m。3组试验获得了降雨强度与边坡失稳时降雨历时关系数据,与李鹤等针对东南沿海地区残积土边坡提出的雨强-历时警戒曲线（I-D曲线）最为接近,验证了该降雨量警戒曲线的有效性。对离心模型试验结果进行反分析表明：非饱和土渗流分析能有效模拟边坡降雨入渗过程,而现有极限平衡分析方法难以准确捕捉降雨诱发边坡由局部向整体发展的失稳过程。基于所揭示的失稳模式,指出了该类降雨诱发滑坡的有效防治措施主要包括坡脚加强排水和支护、坡面防渗和防护。
2014&Vol. 36&(10):&
砂雨法试样制备平行试验研究
马险峰, 孔令刚, 方薇, 龚壁卫, 李浩, 徐光明, 赵维, 张雪东, 陈云敏
在中国各类基础设施大规模、高速度建设的历史背景下,岩土工程学科也面临空前的机遇和挑战,以岩土离机为代表的大型试验装备也得到迅速发展,为理论研究、实践指导提供了十分重要的研究手段。为推动我国离心模拟技术标准化及在实际工程中的应用,扩大离心模拟技术在工程界的影响力,开展了全国岩土工程离心模拟的平行试验,试验内容包括砂土模型地层的制备、桩基础承载力以及边坡稳定共3大类试验。介绍的是采用砂雨法制备砂土地层的相关试验成果,共有8家单位参与了此项研究工作。试验材料采用福建标准砂,出砂头采用圆筒网眼式或者线型鸭嘴式,落砂装置各单位自备。试验结果分析得到落距-相对密实度标定曲线,并设定土体目标相对密实度（55%和75%）,验证曲线的可靠性;同时考察制备模型地基的相对密实度在空间上的均质性,并对出砂头的类型及孔径大小、流量、出砂头水平移动速度对相对密实度的影响做了初步探讨。
2014&Vol. 36&(10):&
含裂缝砾石土的反滤准则
陈群, 段波
砾石土为高土石坝普遍采用的防渗材料。由于分层施工填筑或心墙拱效应,高土石坝的防渗心墙常会出现裂缝,对于含裂缝砾石土的反滤设计准则的研究成果缺乏。开展了不同含砾量的含裂缝砾石土在不同级配、不同密度的反滤料保护情况下的反滤试验研究。总结了现有的适用于砾石土的反滤设计准则并与试验结果进行对比分析。分析表明现有反滤准则都不能完全适用于含裂缝砾石土的反滤设计。基于试验和对比分析结果,同时考虑含裂缝砾石土及反滤料联合抗渗机理,提出了适用于含裂缝砾石土的反滤准则。用反滤试验结果进行验证表明本文提出的反滤准则适用于不同含砾量的含裂缝砾石土的反滤设计。
2014&Vol. 36&(10):&
考虑时间因素的岩体灌浆参数设计研究
符平, 秦鹏飞, 王春, 杨晓东
水泥灌浆常被用来提高岩体的完整性和降低其渗透性,其工艺参数的设计目前主要依赖于灌浆工程师的经验和类似工程的类比,灌浆时间一般不包括在灌浆设计参数中。根据水泥浆液在光滑顺直裂隙中的扩散运动方程,考虑水泥浆液的宾汉体流变性质和其颗粒特性,并在给出灌浆特征时间概念的基础上推导出灌浆过程中浆液扩散比与灌浆时间比的关系,提出了基于灌浆时间的灌浆结束标准,并结合岩体裂隙开度分布规律对其在灌浆设计和施工中的运用进行了分析,可为灌浆工程的设计和施工提供有益的参考。
2014&Vol. 36&(10):&
基于组合模型法的贯通节理岩体动态损伤本构模型
刘红岩, 吕淑然, 张力民
针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果,将贯通节理岩体变形过程中的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩石细观损伤的非线性元件、节理面闭合及剪切变形元件等3个基本元件的串联来模拟,动态应力分量采用黏性元件来模拟,从而建立了贯通节理岩体动态单轴压缩损伤本构模型。其次,根据贯通节理岩体在单轴压缩荷载下往往会沿节理面发生剪切破坏的特点,在前述已建立的损伤本构模型中引人节理剪切破坏准则对该模型进行修正,从而更好地考虑了节理剪切强度对该模型的影响,最终建立了考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型。最后利用该模型对贯通节理岩体在压缩荷载作用下的力学特性进行了分析计算,重点讨论了节理倾角对岩体单轴动态压缩峰值强度的影响规律。研究结果表明随着节理倾角的变化,节理岩体将发生岩块张拉或剪切破坏、沿节理面的剪切破坏及上述两种破坏模式的复合破坏,相应地节理岩体的单轴压缩动态峰值强度也随之有较大变化。
2014&Vol. 36&(10):&
海上四桩导管架基础水平受荷离心模型试验
朱斌, 李涛, 毕明君
导管架基础广泛应用于海上风力发电和油气开发,水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。通过离心模型试验针对饱和砂土地基中四桩导管架基础,研究其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配、桩周土反力差异和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,其下压基桩的桩顶剪力、桩顶负弯矩和桩身最大正弯矩均较上拔基桩大,但二者的桩身水平位移相差不大。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应及桩身上拔力降低了桩周土有效应力,沿边长加载时上拔桩在泥面下2.5倍桩径深度范围内的桩周土反力约为下压桩的60%,而沿对角线加载时上拔桩在该深度范围内的桩周土反力仅为下压桩的40%。沿对角线加载时下压桩与上拔桩在桩顶剪力、桩顶最大负弯矩、桩顶轴力及桩身最大正弯矩等参数之间的差别也明显大于沿边长加载情况。与单桩水平加载离心模型试验结果对比发现,同一深度处单桩的桩周土反力介于导管架基础上拔桩与下压桩的桩周土反力之间。
2014&Vol. 36&(10):&
循环荷载下饱和砂土的孔压触变性
王志华, 吕丛, 许振巍, 周恩全, 陈国兴
将液化土体视为流体进行液化效应分析是一个前沿的技术思路。其中,合理描述液化土体的流体性质是一个关键问题。提出循环荷载下饱和砂土孔压触变性的概念和基本设想。采用点差法计算相变后饱和砂土流动性曲线各点曲率,给出了依据流动性曲线加速增长段的最大曲率确定初始流体状态的经验方法。基于饱和砂土不排水循环三轴试验,发现进入流体状态后的饱和砂土应力-应变率关系满足Cross型触变性流体状态方程,其内部结构参数与土中残余有效应力比具有正比例关系;此时Cross型触变性流体速率方程描述的物理实质即为土体内的孔压增长过程。试验结果印证了论文提出的基本设想,证明了循环荷载下进入流体状态后的饱和砂土具有孔压触变性流体特征。
2014&Vol. 36&(10):&
砂土液化后再固结体变规律表征与离心模型试验验证
周燕国, 李永刚, 丁海军, 陈云敏, 凌道盛, 石川明, 社本康広
针对一定相对密度的饱和砂土,首先开展单元体K0固结试验和振动液化试验研究,发现饱和砂土液化后体变规律受再沉积和再固结两种机制制约：其中再沉积部分与所受振动历史密切相关,尤其是液化触发后的应变历史,土骨架累积剪应变比越大、再沉积体变越大;而再固结部分受先期固结历史和循环振动历史影响显著,再固结曲线会沿原有正常固结曲线趋势发展,其稳定段再压缩指数比相同条件下的正常固结曲线的压缩指数稍大。据此提出了考虑先期固结和振动历史的砂土液化后体变模型和简化算法,将再沉积和再固结两者统一表达成再固结体变,并建议了再固结压缩指数和假设起始应力的确定方法。进一步开展了水平场地地震液化离心机模型试验,监测模型固结和振动液化过程的沉降,从模型尺度进一步揭示砂土液化后体变规律,并初步验证了本文模型与简化算法的有效性。
2014&Vol. 36&(10):&
一种新的岩石非线性流变损伤模型研究
杨圣奇, 徐鹏
传统岩石流变模型由线性元件组合而成,不能很好地描述流变过程中的加速流变阶段,通过分析岩石流变过程中微裂纹的压闭和扩展过程,将损伤力学引入岩石流变模型中,采用Kachanov提出的损伤律,将岩石流变过程分为阶段一（衰减、稳态蠕变阶段）和阶段二（加速蠕变阶段）两个部分,推导了岩石在两阶段中损伤演化方程,通过参数敏感性分析发现应力水平的大小对损伤演化过程有较大影响。结合有效应力观点建立了岩石非线性损伤流变模型,该模型能较好的描述岩石的衰减、稳态和加速流变阶段,同时简要分析了模型的松弛特性。采用该岩石非线性损伤流变模型对泥岩在围压为5 MPa与轴向偏应力水平为43 MPa的蠕变试验结果进行了模拟,验证了损伤流变模型的合理性,保持其他参数不变,更改应力水平的大小,得到不同应力水平下的非线性损伤蠕变模型曲线,与试验结果较为相符,
2014&Vol. 36&(10):&
牵引式滑坡演化模式研究
周跃峰, 龚壁卫, 胡波, 徐锴
该研究以甘肃黑方台为区域背景,通过离心模型试验与应力路径试验相结合的手段,研究地下水位抬升引发牵引式黄土滑坡的演化模式和力学机理。离心模型试验中,模型边坡的尺寸为0.8 m×0.4 m×0.45 m(长×宽×高),离心加速度为100g。在试验中,通过水位控制系统实现地下水位的不断抬升,利用数码摄像、孔隙水压力及激光位移传感器、侧面示踪点等仪器设备详细记录地下水位抬升过程中边坡内的孔隙水压力、边坡变形、滑动面形态及坡面裂缝的形成和发展过程。应力路径试验中,通过恒载增孔压试验和偏压固结不排水试验,模拟了滑坡酝酿启动过程和局部破坏向整体滑移的发展过程。基于以上成果,提出饱水黄土在上覆荷载下因孔隙水压力增大而失稳,在卸荷条件下使应力重分布,导致局部剪切带发展并逐渐形成贯通的破坏面,边坡表现为牵引式的破坏模式。该研究结果有助于深入认识水位抬升引发牵引式滑坡的演化模式和力学机理,为治理此类滑坡提供科学依据。
2014&Vol. 36&(10):&
城市生活垃圾降解-压缩特性试验研究
赵燕茹, 谢强, 张永兴, 张永荐, 赵呈冉
为了研究垃圾土在好氧和厌氧阶段因外部温度场的变化对降解特性的影响,选取重庆市某垃圾场作为研究对象,进行了两种不同温度控制的降解试验,同时对渗滤液中可溶解有机碳含量进行了追踪测试,试验结果表明：①不同有机物含量垃圾土试样,当外部温度场小于22℃或者大于45℃时,温度对有机质降解的影响较小;②当温度在22℃~45℃时,根据垃圾土产气量、渗滤液溢出量以及质量损失率得出此温度区间对垃圾中有机质的降解起明显加速作用,降解反应程度在41℃时最大;③根据温度-质量损失率关系,推导了考虑温度效应的分阶段垃圾土降解率计算模型,并且得出垃圾土的降解率在0~180 d符合自然降解规律,为时间的函数;在180~360 d,降解率为时间和温度的双重函数;模型验证结果表明,计算结果与试验结果能够比较好的吻合。
2014&Vol. 36&(10):&
砂雨法制备砂土地基模型控制要素试验研究
李浩, 罗强, 张正, 张良, 蒋良潍
为掌握砂雨法制备砂土地基模型相对密实度Dr的主要影响因素,设计加工了包括点式和线式出砂头的成套砂雨装置,讨论了Dr随落距、出砂孔尺寸、出砂头总流量、移动速度的变化规律,分析了Dr空间均匀性分布特征。试验表明：①随落距增大,Dr随之提高,但增速逐渐减缓,可将Dr相对增速K介于±3%所对应落距范围内的Dr均值为稳定相对密实度;②稳定相对密实度与出砂孔尺寸呈线性负相关关系,同一流量下随出砂头移动速度表现出非线性变化特性,出砂头总流量对稳定相对密实度影响不明显;③无论是在水平层面还是沿深度的不同位置,模型箱中部附近的Dr分布均匀性都优于四边和四角处;④一线点式出砂头所制备的砂土Dr与目标值误差较筛孔点式小,具有较好的可控性。
2014&Vol. 36&(10):&
多层介质寒区公路隧道保温层厚度计算的一种解析方法
冯强, 蒋斌松
新疆天山的玉希莫勒盖隧道处于高海拔季节性冻土地区,为防止冻害的发生,需要对所需保温层厚度进行研究。针对这一问题建立计算模型,采用Laplace积分变换的方法得到了由于保温作用而没有相变发生时寒区隧道温度场的解析分析方法;通过与stehfest方法对比分析,基于高斯正交法则和快速Fourier变换的Den Iseger方法具有更好的稳定性和准确性,采用该数值反演方法进行Laplace逆变换的求解。根据对玉希莫勒盖隧道的分析表明,保温层、衬砌与围岩中的温度都随着大气温度呈简谐振动;现场采用的5 cm厚保温层内外温差达9.63℃,不能保证该隧道围岩不发生冻胀现象;要保证其在设计年限内不发生冻胀所需要的最小保温层厚度为27通过对相关物理参数的分析表明：对流换热系数对固体介质的表面温度的最值影响较大,但对保温层厚度的影响较小;随着年平均气温的升高所需保温层的厚度越小,保证的安全年限越长,厚度也越大;随着地层温度的升高,所需保温层厚度逐渐减小;最后对年平均气温和地层温度的不同组合情况进行拟合分析,得出保温层厚度与这两因素的相关关系,可为该地区其他隧道的设计提供参考。
2014&Vol. 36&(10):&
考虑加速效应的多孔介质中颗粒三维迁移模型研究
陈星欣, 白冰, 俞缙, 蔡奇鹏
基于已有的颗粒一维迁移模型,建立一个考虑加速效应的颗粒三维迁移模型。通过Laplace变换和Fourier变换,给出点源和面源形式下的颗粒瞬时注入和周期形式注入问题的解析表达式,分析了点源瞬时注入情况下时间、距离、沉积系数、弥散系数等的影响机理。研究结果表明：随着时间增大,迁移颗粒浓度峰值逐渐减小,并且浓度峰值所对应的x坐标值逐渐增大。其次,浓度等值线在x-y平面上呈椭圆形状,在x方向上靠近颗粒注入口的等值线排列较密,远离注入口的等值线排列较疏。随着时间增大,低浓度等值线的范围逐渐向四周扩大,高浓度的等值线的范围逐渐缩小。另外,沉积系数越大,浓度等值线的范围越小。然而,随着x方向的弥散系数增大,等值线在x方向上逐渐向两侧拉长,而等值线在y方向上的范围逐渐缩小。
2014&Vol. 36&(10):&
热管及保温材料在青藏直流联网工程中的应用研究
穆彦虎, 俞祁浩, 李国玉, 马巍, 毛云程, 郭磊
针对青藏直流联网工程塔基热管措施应用效果,通过现场实测资料确定了热管年内工作周期及混凝土桩基表面热效应,考虑无绝热段热管传热过程组成,建立空气-热管-土体耦合传热数学模型,利用有限元方法系统模拟不同年平均地温分区锥柱式塔基传热过程及气候变暖背景下基础周围多年冻土热状况发展变化趋势。结果表明：冷季热管工作期间,其对周围土体冷却降温效果显著,同时由于混凝土塔基为热的良导体,热管产生的“冷量”通过基础及其底座快速向基础周围传递,使得基础下形成大范围低温冻土。暖季,热管停止工作期间,由于基础埋设较浅,混凝土塔基良好的导热性能使得其周围浅层土体温度升温较快,量值基本与天然地表下同一深度接近,而基础下部深层地温则主要受热管作用控制,温度较低。在单一塔腿4根热管及50 a气温升高2.6℃背景下,-1.0℃、-1.5℃两种年平均地温条件下,桩基础下部多年冻土仍保持冻结状态,满足工程对于冻土地基热状况的要求。-0.5℃年平均地温条件下,运营后期桩基础周围土体季节融化深度已大于桩基埋深。在该地温条件下,通过热管-保温板复合措施的采用,可有效发挥热管的“冷却降温”及保温板的“隔热保冷”效能,在大幅减小基础周围土体的最大季节融化深度的同时降低锥柱式基础底部深层地温,进而满足工程需求。
2014&Vol. 36&(10):&
主应力方向对围岩稳定性的影响
李元鑫, 朱哲明, 范君黎
采用模型试验和数值模拟方法研究了在不同方向的主应力作用下,直墙拱形隧道的围岩损伤破坏规律,考虑了隧道内含有裂纹和不含裂纹两种情况,利用水泥砂浆制作了直墙拱形隧道模型,并利用有机玻璃光弹试验对无裂纹隧道的试验结果加以验证;数值模拟采用混凝土损伤塑性模型,计算出隧道周边各点的应力,而对于含有裂纹的隧道计算了裂纹尖端的无量纲应力强度因子YⅠ和YⅡ,与模型试验结果吻合较好。结果表明：对于无裂纹的隧道,当主应力方向与隧道垂直边墙的夹角=45°左右时,隧道的抗压强度最低;对于带裂纹的隧道,当裂纹与垂直边墙的夹角=130°时,裂纹尖端无量纲应力强度因子YⅡ最大,其隧道强度最低;对于含有裂纹且=130°的直墙拱形隧道,当主应力方向与隧道垂直边墙的夹角较小时或在70°左右时,隧道的抗压强度最低。
2014&Vol. 36&(10):&
花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究
李浩然, 杨春和, 刘玉刚, 陈锋, 马洪岭, 王兵武
采用声波、声发射一体化监测装置研究了单轴加载及循环荷载作用下花岗岩波速和声发射变化特征。研究结果表明：①加载初期,岩石内部微裂纹受力闭合,纵波、横波波速显著增加,而声发射事件数量极少;加载中期,岩石处于线弹性变形阶段,纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定,声发射事件少量产生,约占声发射事件总量的9.44%;加载后期,岩石处于破裂损伤阶段,裂纹开始萌生,拓展,岩石纵波波速呈现略微下降趋势,而横波波速明显降低,声发射活动剧烈,约占声发射事件总量的50.63%。峰值应力之后,花岗岩横波波速开始急剧下降,而纵波波速缓慢降低,声发射活动依然活跃。②由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成,因此声发射活动呈现“相对平静、间隔突发”的规律,“相对平静期”最明显的时段位于峰值应力之前。③循环加卸载条件下,岩石的波速和声发射变化特征与应力状态表现出良好的一致性。统计分析声发射事件数量随应力的变化规律,论证了岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity比变化,证明了岩体的累积损伤。
2014&Vol. 36&(10):&
露天矿边坡岩体稳定性各向异性分析方法及工程应用
师文豪, 杨天鸿, 王培涛, 胡高建, 朱新平, 肖平
露天矿边坡岩体通常含有大量IV、V级结构面,影响岩体稳定性。针对这种岩体特性,提出了系统的工程分析方法：首先,应用3GSM非接触测量系统对岩体出露结构面现场测试,统计结构面几何参数概率模型;进一步根据Monte Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论,在分析REV尺寸效应基础上,计算岩体渗透张量和弹性张量,实现岩体参数表征;最后,基于等效连续介质模型,建立各向异性岩体渗流应力耦合模型,采用COMSOL有限元软件分析边坡岩体稳定性。应用该方法对抚顺西露天矿南帮进行了实例分析,计算结果与实际吻合较好。提出的露天矿边坡岩体稳定性分析方法能够考虑节理分布导致的岩体各向异性特征,简单合理,具有良好的工程应用前景。
2014&Vol. 36&(10):&
一种广义节理元模型
韦立德, 韦昌富
采用传统节理元近似模拟岩石破坏过程需要同时增加单元和节点,过程非常复杂。为了更有效模拟岩石岩石破坏过程产生的节理,建议了一种只包含2个节点的广义节理元的模拟方法,通过推导给出了基本方程,提供了单元信息设置方式。采用该广义节理元近似模拟岩石破坏过程只需要增加单元,不需要增加节点。模拟实例表明：采用广义节理元法模拟效果在应力方面精度和传统节理元法的精度一样,该广义节理元法有效可行。
2014&Vol. 36&(10):&
矿震P波到时拾取优化与降低震源定位误差应用研究
胡静云, 李庶林
多通道微震监测系统采用的定位算法一般是基于P波到时与等速度模型,P波到时拾取的准确与否直接影响着定位精度的高低。然而由于地震波传播衰减与应用环境背景噪声的原因,参与定位的一些通道信噪比偏低,P波到时拾取的随意性较大,导致震源定位结果与实际震源位置相差较大,影响了在矿山的实际应用效果。简要介绍了震源定位方法并开发应用了基于小波理论的离散信号滤噪程序,通过对原始信号进行小波分解、给定阀值与重构处理后,提高了原始信号的信噪比,显著地提高了P波到时拾取准确度。结合某矿山特大采空区采场冒顶实例,应用基于小波理论的信号滤噪方法对信噪比偏低的通道进行了滤噪处理,重新优化拾取了P波到时。所得到的定位结果,与处理前相比,定位误差从47~94 m减小到14~23 m,大大提高了微震监测在矿山的实际应用效果。 方法1的P波到时/ms 方法2的P波到时#br#
/ms 方法1 方法2
2014&Vol. 36&(10):&
面板坝堆石料四参数非线性K-G模型研究
金鑫鑫, 杜丽惠, 王晓玥
堆石料的广泛应用使得对其本构关系的研究至关重要。在热力学原理基础上,由吉布斯自由能函数出发,基于内变量热力学的理论基础,推导堆石料四参数非线性K-G模型,模型理论基础严谨,能够反映堆石料的非线性、压硬性、部分各向异性等主要工程性质,模型参数数量少并独立。针对室内等应力比试验和面板坝的二维应力应变数值模拟,验证了四参数K-G模型的合理性。依托目前世界最高混凝土面板堆石坝233 m的水布垭面板坝,进行了坝体的三维应力变形计算。结果表明：坝体的应力变形分布趋势合理,在填筑工况下,四参数K-G模型计算的垂直位移为2.02 m,较其他非线性模型更接近于实测值,因此四参数K-G模型可以用于面板坝堆石体的应力变形计算。
2014&Vol. 36&(10):&
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