土体与混凝土结构相互作用的数值模拟

土体和工程建筑物相互作用的计算研究与材料非线性特性的模拟，以及土和结构分界面的物理过程（滑动、断裂）的模拟有着密切关系。“土－建筑物”系统的计算因土和建筑物间分界面条件的差异而复杂化。正如理论和试验研究分析所表明的，沿土和建筑物界面的滑动是在界面的切向应力值没有达到土的抗剪强度极限原情况下发生的。     

深基坑开挖周边土体沉降数值模拟研究

基坑开挖过程中地表土位移的监测对于基坑稳定性具有十分重要的意义,准确的基坑监测能有效地防止基坑土体坍塌,避免事故的发生。应用基坑开挖技术,利用有限元软件建立基坑二维模型,模拟基坑的开挖过程,对基坑土体开挖过程中地表土的沉降进行分析,总结出基坑开挖引起的地表土沉降最大影响区和次要影响区。     

坝基裂隙岩体三维灌浆数值模拟

坝基灌浆工程地质条件复杂且具有隐蔽性,如何建立能准确反映岩体内裂隙分布情况的三维随机裂隙网络模型,并进行浆液扩散特征的研究是灌浆数值模拟的关键和难点。现有研究大多通过岩体揭露面统计资料估计裂隙的几何参数,无法有效反映复杂裂隙真实特征,且灌浆模拟研究中多将裂隙简化为单一裂隙或规则裂隙网络。本文采用Monte Carlo法建立三维随机裂隙网络模型;提出三维裂隙宾汉姆流体灌浆数学模型,实现对随机裂隙内宾汉姆浆液扩散特征的研究;运用该模型对某水电站坝基裂隙岩体灌浆过程进行模拟,结果表明：浆液主要在与灌浆孔相交的裂隙内流动,灌浆压力在灌浆孔附近衰减速率最快且对浆液扩散的影响较为显著。同传统裂隙灌浆模拟相比,该方法能有效反映复杂裂隙的真实特征,获取更贴近实际工程的灌浆结果,为保障灌浆工程的安全建设和经济合理性提供了理论依据。     

土体裂隙对防渗土工膜膜下气场的影响分析

采用室内试验模拟现场实际,主要分析膜下土体裂隙发育程度对平原水库土工膜防渗膜下气场的影响,根据分析结果,对平原水库土工膜防渗排气方案提出合理性建议。结果表明:裂隙发育程度对膜下气场有明显影响。     

裂隙岩体宏观力学参数数值仿真模拟研究

岩体的参数确定一直是岩土工程中的一个重要及困难的问题，将整个工程岩体划分为不同尺寸等级的计算试件，依据室内外基本材料试验成果，采用数值仿真方法依次计算各级别计算试件，最后得到岩体的宏观力学参数．计算结果与实际情况值基本吻合，该计算方法解决了物理试验对岩体参数评价的局限性以及在整体模型计算中参数选取的任意性。     

永城电厂水源地裂隙岩溶水的数值模拟

通过对永城电场水源地地质条件物理模型的概化,确定适合该区的数学模型,对原始状态及不同开采量情况下地下水位进行了模拟,从而确定了该区裂隙岩溶水的允许开采量。     

多裂隙岩体渗流特性数值模拟研究

为了研究在水力压裂作用下多裂隙岩体的渗流特性,本文采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统和控制变量法,研究多裂隙岩体在不同裂隙角度、不同围压及轴压时,裂隙的扩展演化过程。模拟结果表明:随着岩体天然裂隙角度的增加,裂隙的萌生和扩展逐渐减弱;外界条件对水力压裂作用下裂纹的萌生和扩展是不可忽略的,其最大主应力控制着裂纹的扩展演化。     

坝基岩体裂隙渗流效应数值模拟方法

为获取工程尺度的裂隙岩体三维渗流效应,在裂隙岩体基质岩块和裂隙水力传导特性研究基础上,推导了含裂隙单元渗透系数表达式。基于嵌入裂隙单元(EFE)模型,使用离散裂隙网络(DFNs)技术与连续介质渗流分析方法,提出了利用连续介质渗流分析方法模拟非连续介质渗流效应的数值模拟技术,通过算例对该方法的有效性进行了验证,分析了单元尺度大小对该方法计算准确性的影响,并提出了提高计算精度的措施。工程实例研究表明裂隙岩体渗流分析的EFE模型能够真实地模拟坝基岩体渗流路径和孔隙压力分布,更好地揭示坝基的扬压力实际非规则分布形态。     

X型裂隙破裂试验及数值模拟研究

为研究交叉裂隙对类岩石试样的物理力学性质的影响,制备了与岩石物理力学性质相似的类岩石材料,并对含不同角度主次裂隙的标准立方体试样进行单轴压缩试验,得到试样最终破坏模式及应力-应变曲线,同时利用RFPA对其进行了数值模拟研究,得出研究结果,可为认识水工裂隙岩石破裂规律提供参考。     

基于ＢｌｏｃｋＤｙｎａ的裂隙岩体压水灌浆规律数值模拟研究

采用块体动力学分析系统（ＢｌｏｃｋＤｙｎａ）中的渗流模块,对裂隙岩体中的压水灌浆规律进行了数值模拟。采用达西渗流模型描述压水过程,采用宾汉渗流模型描述灌浆过程,分别探讨了裂隙数量、裂隙开度对压水吕荣值及灌浆注入量的影响规律。计算结果表明,随着裂隙数量、裂隙开度的增大,吕荣值及浆液注入量均呈现逐渐增大的趋势。裂隙开度对压水吕荣值的影响是二次方关系,裂隙条数是一次方关系,裂隙开度对压水吕荣值的改变更为敏感。由于裂隙随机性及浆液进入截止开度等因素的影响,使得浆液最终注入量会出现局部反常现象。     

裂隙介质水流与溶质运移数值模拟研究综述

在介绍裂隙介质中的水流运动及裂隙介质溶质运移规律的基础上,总结了多种用于概化裂隙岩体的模型及数值方法,介绍了各模型相应的模拟软件如TOUGH2与FRSCMAN的发展及应用,指出裂隙介质中地下水运动及溶质运移数值模拟研究仍处于探索阶段,方法与技术均不成熟,机理研究、数值模拟方法等方面有待进一步发展。     

岩石裂隙中水流脉动压力传播的数值模拟

为了分析网络结构对裂隙水体内脉动压力传播规律的影响,引入蒙特卡罗模拟方法,通过数值模拟得到与天然裂隙网络在统计上相似的仿真裂隙网络,以此作为裂隙水的赋存空间,建立一维瞬变流模型,对脉动压力在裂隙网络中的传播进行数值模拟,得出裂隙水中脉动压力传播的非定常时间过程,以及裂隙网络中压力脉动强度的空间分布云图。模拟结果表明,岩体裂隙网络中脉动压力的传播具有显著的各向异性,裂隙中各点的瞬时脉动压力是由该点所衔接(尤其是直接衔接)的裂隙线元的水力瞬变作用以及裂隙入口干扰源、裂隙末端反射源三者共同作用的结果。     

防渗墙及其周围土体的应力探讨

本文通过２个水利工程防渗墙的不同墙体材料的有限元应力应变分析，着重研究防渗墙与周围土体接触面为十分粗糙、无滑动时的相互作用，探讨防渗墙及其周围土体的应力情况。     

裂隙参数对岩体水流-传热温度影响的数值模拟分析

在岩体多场耦合中,裂隙岩体的温度场一直是国内外学者研究的热点问题。基于裂隙岩体概念模型,应用3DEC程序计算不同裂隙参数下岩体的温度场、裂隙出水口水温的变化特征。结果表明:裂隙相同进水温度对岩体温度场影响微弱,进水温度高的裂隙主导岩体温度场,裂隙进水温度对模型达到稳态所需要的时间影响较小;裂隙水流速度越大和开度越大,则岩体相同高度处温度越高;端裂隙水流速度的减小和开度的减小延长了模型达到稳态所需要的时间;由于两条端裂隙的边际效应,使其参数对岩体温度场起主导作用;裂隙水温、流速、开度对岩体温度场影响的大小排序为水温流速开度。     

岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究

为全面研究渗流、应力、化学、温度影响下岩体裂隙的变化,建立了岩体单裂隙的流-固-热-化四场全耦合数学模型,并以Comsol Multiphysics软件为基础,将该数学模型转化为一个统一的偏微分方程组,实现了四场全耦合数值求解。该模型给出了更接近真实物理过程的数值解答,避免用松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。同时通过对两个实例的计算模拟,分析了在渗流、压应力、水化学溶蚀和温度等多因素耦合作用下,岩体单裂隙渗透特性的变化规律,得出了裂隙岩体渗透特性的影响机理和关键影响因素。     

三维离散裂隙网络渗流模型与实验模拟

本文根据天然裂隙系统发育规律及其渗透机制，将复杂的裂隙系统划分成带状断层、面状裂缝和管状孔洞三大类型，在忽略岩块渗透性的前提下，建立了由管状线单元、缝状面单元和带状体单元组合而成的三维裂隙网络渗流数值模型，为检验模型的合理性，在室内利用混凝土试块制成的离散体来模拟三维裂隙网络结构，设定不同的边界水位和降雨入渗对裂隙中渗流进行了实验，利用数值模型对实验结果进行了模拟，初步验证模型是合理而可靠的。     

Fisher模型在岩体裂隙面模拟中的应用

本文分析了岩体裂隙面倾角的概率分布模型Fisher模型的特点、使用条件和使用方法。由于Fisher模型用球面坐标表示,且与工程常用的直角坐标系存在旋转变换关系,为方便工程应用,本文推导了该模型球面坐标与直角坐标的旋转变换关系公式,并介绍了应用该模型和坐标旋转变换关系公式模拟岩体空间三维裂隙面倾角的方法。作为应用实例,结合空间裂隙面的其他参数的模拟方法,应用本文介绍的方法对某工程坝基岩体空间裂隙网络进行了成功的模拟。     

Fisher模型在岩体裂隙面模拟中的应用

本文分析了岩体裂隙面倾角的概率分布模型Fisher模型的特点、使用条件和使用方法.由于Fisher模型用球面坐标表示,且与工程常用的直角坐标系存在旋转变换关系,为方便工程应用,本文推导了该模型球面坐标与直角坐标的旋转变换关系公式,并介绍了应用该模型和坐标旋转变换关系公式模拟岩体空间三维裂隙面倾角的方法.作为应用实例,结...     

徐州市张集水源地裂隙岩溶水三维等参有限元数值模拟

基于徐州市张集水源地裂隙岩溶水贮存和运动特征 ，建立了三维有限元数学模型，利用等参有限元方法求解，并根据大型群孔干扰抽水试验资 料，识别模型参数，进一步对裂隙岩溶水资源的开采方案进行了评价，得到结论如下：(1) 模型具有较高的精度，适合于张集水源地裂隙岩溶水资源评价；(2)张集水源地的允许开采 量为13.71万m3/d，这一数值是有保证的；(3)在年降水量大于846.4mm(该区历史上降水 量偏 低的10年的年平均降水量)的年份，允许开采量可增大。上述结论为水源地开采提供了依据 ，同时对条件类似地区的地下水资源评价具有重要的参考价值。     

强夯作用下土体动力特性的数值模拟

为了更加深入研究在强夯过程中夯锤与地基土的相互作用,运用有限元法模拟了整个强夯过程。在模拟过程中采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,同时将材料的非线性、大变形等因素考虑到模拟过程中,得到强夯过程中土体动应力和位移的变化曲线,并总结其变化规律和分布特征。数值模拟的结果与施工现场的实验数据基本一致,可以为强夯的设计与施工提供参考依据。