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离散单元法同拉格朗日元法及其在岩土力学中的应用 总被引：67，自引：2，他引：67
离散单元法是一种适合于节理岩体的数值分析方法，拉格朗日元法则特点适用于解决大变形的问题。本文叙述了离散单元法和拉格朗日元法的基本原理以及有关参数的选择问题。文中还举出两种方法在岩土力学中的应用范围。 相似文献
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针对自然界中孔隙水文地质层空间分布的不连续性与厚度分布的不均匀性,研究基于GIS的孔隙水文地质层三维空间离散实现的技术路线,提出基于GIS的孔隙水文地质层不规则六面体元的三维空间离散方法.该法不仅能最大限度地保证不规则六面体元中水文地质层类型的一元性,而且可充分利用GIS的空间分析与数据的自动提取功能,快速提取各个计算结点上空间位置坐标与各类计算参数,大大缩短水文地质模型空间离散与相关数据文件组织所需的时间,提高地下水三维有限差分数值模拟的时效性,具有较高的实用价值. 相似文献
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基于三维颗粒离散单元法,赋予颗粒相应的细观参数,并采用黏结发生在接触颗粒间有限范围内的模型来考虑冻土颗粒中冰的胶结作用,建立了冻结黏土三维离散元数值模型.在相同围压、不同温度和相同温度、不同围压下对冻结黏土的室内三轴试验进行数值模拟,对比了数值试验与室内测试的应力-应变曲线,两者吻合较好.数值模拟结果表明:围压增大会使得接触黏结逐渐失效,在剪切带中胶结冰的破坏区域将增大,而温度的降低则会产生相反结果,这些微观变化都将对冻结黏土的宏观力学变形产生较大影响,同时,细观参数对温度的依赖性也很明显.冻结黏土三轴试验微观变形离散元模拟思路及方法可为今后运用离散单元法研究冻土力学行为提供一定的参考. 相似文献
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岩土参数随机场离散的三角形单元局部平均法 总被引：2，自引：0，他引：2
将不确定性岩土参数建模为随机场而非传统意义上的随机变量,基于随机场的局部平均理论,提出了用于二维随机场离散的三角形单元局部平均法。通过面积坐标变换和高斯数值积分,给出了三角形单元局部平均随机场协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法。采用算例再现了所提方法的分析过程和有效性,并与传统二维随机场四边形单元离散法进行了对比。结果表明:提出的二维随机场三角形单元离散法能与有限元三角形单元离散法完美结合,随机场单元与有限元单元的对应关系清晰,易于随机有限元程序的编制;对于随机场单元的均值,传统四边形单元离散法与所提方法的计算结果相同;对于随机场单元的方差,传统四边形单元离散法计算结果偏小,所提方法显得更加科学、合理。 相似文献
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冻结砂土力学性质的离散元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用接触黏结模型中来考虑冻土中冰的胶结作用,建立了冻结砂土的颗粒流模型。通过改变计算模型中颗粒单元的参数,模拟了在不同冻结温度以及不同围压下冻结砂土的宏观力学性质,并与冻结砂土的室内试验结果进行了比较,结果表明：颗粒流方法可以较好地模拟冻结砂土的应力-应变关系以及剪切带的发展变化过程,颗粒流细观参数对温度具有显著的依赖性。研究结果对离散单元法在特殊土中的应用具有一定的理论和应用价值。 相似文献
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在岩土工程设计中,准确地衡量土层参数的空间变异性决定了设计结构的可靠性和经济性,土参数的自相关距离是反映其空间变异性的一个重要指标。目前对于自相关距离与结构可靠性之间的关系的研究还很不完善。本文以单桩可靠性设计为例,选取工程场地的静力触探试验数据,引入随机场理论描述侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征,利用递推平均法计算各地基土层侧摩阻力和锥尖阻力的自相关距离,在描述土层侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征时考虑了自相关距离的影响,进一步结合蒙特卡洛法计算单桩的可靠指标。结果表明土参数取值考虑自相关距离的影响后,降低了土参数分布的离散程度,计算的单桩可靠指标更高。在保证桩基安全度的前提下,设计结果能够降低工程成本。 相似文献
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自相关距离是进行岩土参数空间变异性分析的重要参数。基于浙江嘉兴某黏性土场地的246组静力触探试验（CPT）及18个钻孔取土室内土工试验,采用平均跨距法、递推空间法、曲线极限法计算了基于侧壁摩阻力fs、锥尖阻力qc和其他土工参数的自相关距离,分析了不同方法、不同参数计算垂直和水平自相关距离的优劣。研究表明：递推空间法的计算结果异常值少且变异系数较小,是研究区场地土体自相关距离的最优计算方法;基于fs、qc算得的自相关距离较为接近,垂直和水平自相关距离分别约为2 m和19 m,但不同土工参数计算得到的结果存在一定的差异。本研究获得了嘉兴黏性土自相关距离的典型值,为土体参数的空间变异性研究提供了基础,对该地区岩土工程的勘探点位布设、随机场的建立及后续可靠度分析具有重要的指导意义。 相似文献
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为研究裂隙岩体结构效应对其等效力学参数的影响,引入基于离散元的合成岩体技术,通过可控的改变三维岩体结构网络中的结构参数,制作相应的合成岩体试件,开展计算机模拟试验研究。结果表明：随岩体中裂隙体积密度增大,裂隙的变形参数和强度参数随裂隙密度增加而减少,其中等效弹性模量对结构面密度变化最为敏感;随岩体中裂隙倾角增加,岩体等效弹性模量随之单调增加,且等效弹性模量的离散程度（标准差）随倾角增加而减小,而各强度参数指标则先减少而后增加,形成一个U形变化规律;岩体等效力学参数均随结构面尺寸增加而减小,同时等效力学参数的离散程度（标准差）随结构面直径增加而增加,其中单轴抗压强度指标变化最为敏感;岩体等效力学参数对裂隙尺寸和产状的离散程度不敏感。该研究结论可为其他结构效应研究提供一种新思路。 相似文献
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为确定潜水含水层的渗透系数,施工了一个主抽水井和两个观测井,采用了潜水含水层稳定流完整井多孔、单孔抽水试验的公式法、非稳定流的完整井的半对数直线图解法和基于抽水试验资料处理软件的纽曼模型求参法三种方法进行计算,结果发现各计算方法的结果相差不大,能够相互验证。最后,选取半对数直线图解法的计算结果作为最终计算结果。该研究对潜水含水层渗透系数的计算有一定的参考价值。 相似文献
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大井法"是矿井涌水量预测的常用方法之一,但预测误差较大,分析误差原因,主要是含水层厚度与渗透系数不能完全反映实际情况,且取值人为影响较大。通过区域构造复杂程度与抽水试验所得渗透系数的统计分析,发现构造复杂程度与渗透系数呈正相关关系,运用分形理论,对"大井法"的渗透系数取值进行了优化,使其更贴近实际;针对采动破坏沟通顶底板不同含水层导致涌水量变化,提出含水层厚度采用累计加权厚度以及分层涌水量叠加。经过参数优化,避免了其取值时的随意性,范各庄2190工作面涌水量预测结果表明,改进的"大井法"精度大幅提高。 相似文献
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Behzad Ataie-Ashtiani Adrian D. Werner Craig T. Simmons Leanne K. Morgan Chunhui Lu 《Hydrogeology Journal》2013,21(7):1673-1677
The influence of sea-level rise (SLR) on seawater intrusion (SWI) has been the subject of several publications, which consider collectively a range of functional relationships within various hydrogeological and SLR settings. Most of the recent generalized analyses of SWI under SLR neglect land-surface inundation (LSI) by seawater. A simple analytical method is applied to quantitatively assess the influence and importance of LSI on SLR–SWI problems under idealized conditions. The results demonstrate that LSI induces significantly more extensive SWI, with inland penetration up to an order of magnitude larger in the worst case, compared to the effects of pressure changes at the shoreline in unconfined coastal aquifers with realistic parameters. The study also outlines some of the remaining research challenges in related areas, concluding that LSI impacts are among other important research questions regarding the SLR–SWI problems that have not been addressed, including the effects of aquifer heterogeneities, real-world three dimensionality, and mitigation measures. 相似文献
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利用3种不同水流运移方程分别模拟井管附近不同区域的水流运动, 基于流量守恒原理实现不同流态区域边界的耦合, 建立了有代表性的观测井-含水层系统场景; 利用建立的耦合模型模拟了观测井-含水层系统中水头的分布, 基于模型模拟数据分析了观测井井筒存在对含水层局部水头分布及地下水水质采样和环境监测结果的影响; 还分析了地下水三维水流强度、观测井井径以及含水层介质参数等对井筒效应的影响规律: 井筒效应在粘土等渗透系数和比单位贮水系数相对较小的含水层介质中更为明显, 其影响随着三维水流强度及观测井井径的增加而增大; 进行了上述参数的敏感性分析, 指出对于同一参数其在不同区间的敏感性比例不同, 对于不同参数观测井井径的敏感性比例最大, 因此在地下水环境监测的工程实践中减小观测井井径是相对快速且有效提高监测和采样精度的方法. 相似文献
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承压含水层的估算对于地下水开发利用的合理规划十分重要。而承压含水层参数识别对于含水层水量参数估算至关重要。结合改进加权马尔科夫链模型,以喀什为研究实例,对该地区承压含水层参数进行动态识别,从置信区间分析结果可看出,喀什地区承压含水层参数的变幅为7.93 m^2/min,而承压含水层参数μ的变幅为0.048,从不同置信度下的变幅结果可看出,相比于传统模型,改进加权马尔科夫链模型提高了参数识别收敛效率和计算精度。计算结果的可靠性程度较高。研究成果对于喀什地区含水层水量估算具有重要的参考价值。 相似文献
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我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。 相似文献
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TIAN Kaiming WAN Li TIAN Jiping Department of Water Resources Environmental Science China University of Geosciences Xueyuan Ro Beijing Department of Computer Sciences Guangzhou University Guangzhou Guangdong 《《地质学报》英文版》2003,77(1):125-128
Permeability tensors of both macrofracture and microfracture systems were measured progressively along the depth of limestone formations at severed sites. It was found that the principal permeability values KX, Ky and Kz in these permeability tensors all decrease simultaneously and logarithmically with depth. However, the limestone aquifers are composed of an upper region where the larger permeability ellipsoid is upright or prolate and characterized by Kz>Kx and Kz>Ky, a transitional zone, and a lower zone whose smaller permeability ellipsoid is horizontal or oblate and characterized by KZ相似文献
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Analysis of hydrodynamic and hydrochemical behaviour of an aquifer using dialysis cells 总被引：1，自引：0，他引：1
Passive multi-level sampling using dialysis membrane diffusion cells is applied to the Chalk aquifer in order to estimate and monitor vertical contaminant distribution. This technique is associated with in situ profiles of field parameters which allow zones of groundwater flow to be established. Through three study cases (confined, semi-confined and unconfined aquifer conditions), the technique shows that vertical chemical heterogeneities are the particular result of flow zonation, or the renewal of water in the upper parts of the aquifer. The aquifer appears stratified or homogeneous according to depth depending on the chemical element being analysed, the sampling period (recharge period or not) and the hydrological situation (unconfined/confined zone). The high vertical resolution of this multi-level sampling also shows the influence of the Chalk lithology on hydrochemical variations, in particular for silica, iron and aluminium, in hardground and marly zones. By using these sampling techniques, the study emphasizes the importance of accurately measuring according to depth certain parameters such as temperature, electrical conductivity and the ratios of the major elements, in particular, Na/K, Mg/Ca and Sr/Ca. Interpretation of these measurements leads to an understanding of the local hydrodynamic and hydrochemical behaviour of an aquifer, and also allows geological heterogeneities to be located. 相似文献
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水文地质参数的计算是水文地质勘察的一个重要环节。根据在塔城市北东方向喀拉墩地区进行的抽水试验资料,分别采用Aquifer Test软件和Dupuit公式迭代法计算抽水试验参数,对所求取的参数进行对比分析,通过Aquifer Test软件求取的参数与Dupuit公式迭代法求取的参数相近,各参数偏差率低,最终通过抽水试验数据,经不同的方法计算,确定含水层渗透系数K值为31.14 m/d。 相似文献
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Itu Local Government Area is prone to groundwater contamination occasioned by saltwater due to the geographical location and the aquifer unit inter-transmissibility between the communicating/interconnected pores of the water-bearing units. This inter-transmissibility causes the continuous distribution of contamination among interconnected aquifer repositories. The study integrated the surface electric mapping and laboratory analysis of geologic samples and their corresponding water samples in estimating the transmissibility-dependent petrophysical parameters. The functional relationships between parameters have been determined. Maps of the spatial distribution of the estimated geohydraulic parameters have been drawn. Quantitative links of measured parameters to transmissibility have established. The resulting inferences based on the indices or magnitudes of the parameters measured helped in delineating the directions of water transmission within and across the hydrogeological units under study. The inferred result of permeability serves as a guide in identifying the southern zone of the area under study as having relatively reduced hydraulic pressure gradient differential, while the northern region has on the average, high hydraulic gradient differentials. The results of directions of inter-transmissibility of hydrodynamic properties in aquifer units are promising and capable of increasing the depth of knowledge on groundwater contamination and hence provide substantial input parameters that can enhance groundwater modelling within and near the study location. 相似文献