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隧洞开挖重复爆炸荷载作用下围岩累积损伤特性 总被引：1，自引：0，他引：1
隧洞毫秒爆破开挖推进过程中,预留岩体在重复爆炸荷载作用下产生不可逆的损伤叠加。而现有的岩体爆破损伤数值模拟基本都是针对单孔装药和单段爆破,很少涉及实际工程中的重复爆炸。基于LS-DYNA程序的用户自定义材料接口,将统计损伤演化模型嵌入到弹塑性本构材料中,模拟圆形隧洞全断面毫秒爆破过程中重复爆炸荷载作用下的岩体累积损伤效应,并考虑地应力对岩体爆破损伤的影响。计算结果表明,围岩损伤范围和损伤程度随重复爆炸荷载次数而增加,在一个爆破进尺内,围岩损伤的临界峰值质点振动速度较单段爆破降低了12%;爆炸荷载作用下,围岩主要表现为拉损伤,围岩地应力对爆破张拉效应起到非常敏感的"抑制"作用,在210 MPa应力水平时,围岩爆破累积损伤范围随着应力增加而明显减小,围岩损伤的临界峰值质点振动速度增加24%10 MPa应力水平时,围岩爆破累积损伤范围随着应力增加而明显减小,围岩损伤的临界峰值质点振动速度增加24%57%。 相似文献
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地下洞室开挖爆破围岩松动圈的数值分析计算 总被引：4，自引：2，他引：2
根据数值计算提出了在地下洞室开挖爆破中,确定围岩松动圈的方法。给出了地下洞室开挖爆破的三维弹塑性损伤有限元计算方法。该方法论述了爆破荷载、重力荷载和开挖荷载的计算、施加以及迭代的方法,可以合理反应爆破对围岩稳定的影响和锚固支护施加的效果;结合岩石松动圈的实测方法,推导了判定围岩开始松动的损伤系数阈值公式,可以结合数值计算得到的洞周围岩损伤系数分布,确定在开挖爆破作用下围岩松动圈的范围。对实际工程的分析计算表明,根据数值计算判定的围岩松动范围与实测松动范围的规律基本一致,量值吻合较好,其结果为地下洞室开挖爆破的围岩松动圈的确定提供了有效的方法。 相似文献
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针对岩土工程材料应变软化问题及有限元对其数值计算时切线刚度矩阵负定造成求解困难的问题进行研究。建立了基于Drucker-Prager（D-P）强度准则的岩石弹塑性应变软化本构模型,本构积分算法采用一种完全隐式返回映射算法,它具有无条件稳定和精确的特点,详细论述了如何进行本构模型的程序化求解;考虑弧长法在判断切线刚度矩阵正定性导致效率低的缺点,在弹塑性增量有限元方程的迭代计算中尝试采用Newton-Raphson法和arc-length法（NR-AL法）联合迭代求解的思路,即在结构未达到极限荷载前采用NR迭代法,而当结构接近极限荷载时转换为AL法控制迭代,从而使结构越过峰值点进入软化区直至破坏,NR-AL法汲取了2者迭代求解中具有的优势;利用C++语言对所建应变软化模型的本构求解和弹塑性增量有限元方程迭代求解过程给予程序实现,应用所编程序进行数值计算,分析了D-P理想弹塑性模型、应变软化模型、应变硬化模型计算的应力-应变曲线的区别,同时将应变软化模型计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明：所建应变软化本构模型可以较好地模拟岩石材料的峰后软化特性,能够揭示峰后应变软化特性和破坏机制,同时NR-AL法能够求解由于应变软化造成的负刚度问题,也克服了单独使用弧长法时判断切线刚度矩阵正定性效率低的缺点。 相似文献
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为利于判断巷道围岩在爆破荷载作用下的稳定性及巷道内壁混凝土衬砌的安全,采用ANSYS/LS-DYNA分析了巷道钻爆法掘进爆破荷载作用下震动区岩体的动力响应。结果表明,近区岩体内部爆破压力、单元有效应力、质点振动速度随爆心距的衰减规律基本符合萨道夫斯基经验公式,单元有效应力与质点振动速度的衰减规律具有很强的相关性;巷道围岩临空面上的质点振动速度以沿巷道方向的振动速度为主,巷道横截面内垂直临空面方向次之,横截面内沿临空面方向为最小。巷道同一横截面处各质点的振动波形基本相同,拱顶的振动速度峰值比帮部的要大10%左右,拱与帮的连接处振动速度峰值较小。巷道围岩沿巷道方向临空面上质点振动速度衰减规律也基本符合萨道夫斯基公式,以上分析结果对采用钻爆法进行岩巷施工时,控制近区震动区爆破荷载对结构的影响具有一定的指导作用。 相似文献
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考虑累积损伤效应的围岩变形特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
隧道爆破开挖诱发的动力扰动作用范围往往远大于其开挖进尺,同一部位围岩受到循环爆破开挖的多次扰动普遍存在累积损伤。对乌东德水电站左岸导流洞爆破开挖过程中的爆破振动和围岩变形监测进行了监测和数值分析,基于累积损伤理论,通过引入损伤判据及损伤变量,考虑计算中产生的不同程度的损伤区域的岩体参数劣化,并将劣化后的参数引入相应损伤单元进行后续开挖爆破数值模拟计算,从而对岩体爆破开挖累积损伤效应进行模拟。通过比较乌东德水电站导流洞的实测数据以及数值模拟计算结果发现,考虑累积损伤的计算结果无论是爆破振动速度还是围岩变形均更接近于实测值。对爆破开挖的分析模拟中应考虑围岩的多次循环爆破累积损伤效应。 相似文献
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爆破开挖扰动是深埋隧洞损伤区孕育及演化的重要影响因素。根据隧洞岩体钻爆开挖过程分析了爆炸荷载及开挖荷载瞬态卸荷对岩体的扰动作用,基于LS-DYNA动力有限元程序,提出了利用施加节点反力模拟待开挖隧洞岩体的约束作用,通过控制节点反力的变化过程以模拟开挖荷载瞬态卸荷,采用爆炸荷载变化曲线模拟爆炸作用过程的爆破开挖扰动数值模拟方法,并利用该方法模拟分析了爆破开挖扰动对围岩的损伤效应,结果表明,应力重分布对围岩损伤最大,隧洞围岩损伤区主要由围岩初始应力重分布所导致,爆炸荷载作用将增大围岩损伤区范围,考虑开挖荷载瞬态卸荷作用的围岩损伤区最大,且地应力越高,开挖荷载瞬态卸荷作用对围岩的损伤效应越显著 相似文献
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提出多自由度模型分析法,构建金属矿采空区群类动力响应微分方程,引入剪切力作用修正因子矩阵λ和作用系数矩阵B,表征外部荷载作用下围岩剪切作用,研究爆破荷载激励下复杂立体采空区群动力响应问题。采用Newmark-β法对采空区群类动力响应微分方程迭代求解,利用Matlab自编程序实现快捷计算,解决了多自由度采空区群动力响应计算效率低、精度差的难题。以某金属矿3×3单元采空区为例,与数值模拟方法进行对比分析表明,该方法可直观地反映立体采空区群内部质点的动力响应规律,二者位移、速度时程曲线变化趋势基本一致,位移变化峰值的区域为爆破荷载施加部位。多自由度模型法计算结果与现场位移监测对比表明,两者变化规律相似,位移峰值在同一数量级上,后者位移变化具有滞后性。该方法为复杂立体采空区群的动力响应研究提供了一种新思路。 相似文献
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微差爆破模拟天然地震的数值分析与效果评价 总被引：2，自引：0，他引：2
微差爆破可以创造出与天然地震相类似的振动环境。为了更好地对爆破模拟天然地震进行研究和评价,在LS-DYNA软件框架内,建立了适合于爆炸荷载作用下土体动力分析的实用模型,对原位土体场地爆破地震动试验进行了全尺寸数值模拟,并将模拟结果与现场实测数据进行比较分析,验证数值计算的准确性。计算结果表明,模拟得到的场地质点加速度-时程与实测数据比较吻合,因此,可以预先利用数值手段为试验方案设计提供指导;同时,数值模拟还总结了现场试验中未得到的场地压力变化规律和振动规律,分析了爆破地震动与天然地震的异同,丰富了爆破地震动的研究,表明利用爆破手段能够近似地模拟天然地震,为微差爆破模拟天然地震的研究工作提供了经济、简便而实用的方法。 相似文献
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对四川省双江口水电站工程的地下洞群的节理岩体围岩稳定性进行研究,分别采用了弹塑性模型、节理岩体断裂损伤模型进行数值分析。在弹塑性模型中,采用锚固等效法来模拟锚杆及锚索的支护效果。断裂损伤模型以损伤及断裂力学原理为基础,运用损伤本构模型和损伤演化方程在FLAC3D软件的框架下开发出子程序,考虑了岩体中节理裂隙对洞室围岩稳定性的影响,进而得到用上述的模型和计算程序分析出的围岩塑性区、损伤演化区和位移规律。将两种模型的计算结果与相应工程模型试验的结果进行了比较分析。研究结果表明,损伤模型更接近工程实际情况,与模型试验结果更为接近 相似文献
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在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 相似文献
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地球物理方法对垃圾填埋场探测的有效性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
文中根据在河北省某市两处不同类型垃圾(建筑垃圾和生活垃圾)填埋场上采用多种地球物理方法(高密度电阻率法、探地雷达法、高精度磁测法、激发极化法和瞬变电磁法)进行试验研究所取得的实测资料,结合工作地区的地质和岩土物性特征,通过分析对比,指出了不同地球物理方法在圈定和监测垃圾填埋场的污染范围和扩散趋势等方面的作用和能力。实验证明,垃圾填埋场渗漏污染检测中,探地雷达法、高密度电阻率法、激发极化法和瞬变电磁法均有一定的效果。除高密度电阻率方法外,激发极化法在监测垃圾的污染范围和污染趋势、圈定污染程度方面,效果也很明显。 相似文献
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石中平 《水文地质工程地质》2012,39(3):13-16
基于平原区密集分布的农田供水井开采量评价方法——“面井法”,推导出了稳定流状态下,基坑出水量计算的一种新方法——“面井法”,并与“大井法”进行比较.“面井法”计算的基坑水位降深总大于“大井法”计算的基坑水位降深,而出水量则小于“大井法”计算的基坑出水量.“面井法”也定义了基坑等效半径,但形式唯一,简单易记.对于矩形(包括条形、方形)基坑,等效半径计算值总大于“大井法”计算值,而圆形基坑二者相等.由于“面井法”的推导是在整个基坑面积上积分的,其计算结果更能代表整个基坑的渗流特征. 相似文献
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土石坝动力分析常用的是Wilson-? 积分方法,但该方法用于分析高频问题和大步长问题时精度较低。针对该缺点提出一种改进的二次加速度积分法,该算法与一步二次加速度积分法相比,计算精度不变、稳定性要求容易满足,计算用时大大减少。对算法的基本原理、稳定性及精度进行了分析,并给出一个土石坝动力分析的算例,验证了该算法的可行性。与常用的Wilson-? 法、Newmark法和中心差分法进行了数值比较。计算结果表明：该算法在分析高频问题和大步长问题时,计算精度较高。 相似文献
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指示元素垂向分带序列计算方法述评 总被引：1，自引：0，他引：1
叶庆森 《物探化探计算技术》2014,(3):335-341
计算和确定矿床原生晕指示元素垂向分带序列是地球化学找矿研究特别是矿床原生晕分析和研究的重要内容之一,国内、外地学者提出了多种计算方法。这里介绍几种常用的计算方法:分带指数法、广义衬值法、浓集重心法、浓集指数法、比重指数法、含量梯度法等,并指出这些方法的优点和不足,认为计算矿床原生晕指示元素垂向分带序列时,不宜采用传统的格里戈良分带指数法,而应采用广义衬值法、浓集重心法或比重指数法。 相似文献
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地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻应变片法及光纤传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。 相似文献
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数值流形法（numerical manifold method）是一种新型的数值计算方法,已成功应用于岩土工程的诸多领域,但该方法尚未应用于岩土工程蠕变分析。近年来对高阶流形法的研究表明,对复杂的岩土工程问题,使用高阶覆盖函数可明显提高流形法的计算精度。为此,开展了用高阶流形法模拟蠕变的研究,在高阶流形法中引入“时步-初应变”法计算蠕变,以广义开尔文体为基础,推导了相关的计算公式,并编制了相应的计算程序,同时还通过算例,验证了方法的可行性和合理性。结果表明,高阶流形可以方便地与“时步-初应变”法结合用于蠕变计算,可较好地模拟蠕变变形。算例分析表明,在不改变网格密度情况下,仅通过采用高阶覆盖函数,高阶流形法可大幅提高传统流形法的计算精度。 相似文献
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Estimation of semivariogram parameters and evaluation of the effects of data sparsity 总被引：1，自引：0，他引：1
Semivariogram parameters are estimated by a weighted least-squares method and a jackknife kriging method. The weighted least-squares method is investigated by differing the lag increment and maximum lag used in the fit. The jackknife kriging method minimizes the variance of the jackknifing error as a function of semivariogram parameters. The effects of data sparsity and the presence of a trend are investigated by using 400-, 200-, and 100-point synthetic data sets. When the two methods yield significantly different results, more data may be needed to determine reliably the semivariogram parameters, or a trend may be present in the data. 相似文献
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属性数据与空间数据连接对土壤有机碳储量估算的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC) 库在陆地生态系统中具有重要作用。在基于GIS利用土壤类型法估算SOC储量时,由于土壤图比例尺的限制,属性数据与空间数据的连接会导致对SOC储量的估算结果产生很大不确定性。利用中国滇黔桂地区（云南省、贵州省和广西壮族自治区）798个土壤剖面及1∶[KG-*2]50万土壤图在不同的制图单元水平上,分别采用算术平均值法、中值法和面积加权平均值法（以土种志中的面积为权重）估算了该地区1 m深度SOC储量,并与基于土壤学专业知识连接方法（Pedological Knowledge Based Method, PKB）的估算结果进行了比较。结果表明：面积加权平均值法比中值法和算术平均值法的估算结果更为准确,而且在土类、亚类和土属水平上应用面积加权平均值法对SOC储量的估算结果差异不大。在采用较大比例尺、较为详细的土壤图时,PKB法较理想;反之,则面积加权平均值法较好。 相似文献