CAD软件在工程地质三维建模中的应用

如何快速、准确地建立地质体的三维模型一直是众多岩土工程数值模拟工作者所面临的难题。虽然三维地学模拟软件具有很好的三维地质建模能力,但是由于数据结构的差异,采用他们现行三维地学模拟软件建立的地质模型难以导入数值模拟分析软件中,以为相应工程问题的数值模拟服务。目前,随着各种CAD、CAM软件行业的的飞速发展,涌现出了许多优秀的三维建模软件,而且这些软件大都与现行数值分析软件有着良好的数据接口功能。据此,本文提出了采用现行CAD软件来建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既可视又可算的目的。将其应用于云南某高速公路边坡的三维建模中,证明了该法具有方便、快捷和合理等优点。     

基于地质模型快速构建的边坡三维稳定性分析

目前边坡稳定性分析多以二维剖面为主,随着各种数值分析软件的应用,边坡的三维稳定性分析技术越来越成熟,但是对于三维边坡的地质模型快速构建的方法不多,且建模精度难以得到保证。本文借助Geobim软件建立工程区的三维地质模型,提出借助surfer、Ansys等软件快速建立flac3d能够识别的类型文件的方法,此方法能够大大简化建模过程,提高建模精度。根据工程区的主要工程地质问题,对工程区的三维地质模型进行概化,结合相关实例对其进行三维地质建模,并借助flac3d软件计算不同工况下边坡的稳定性情况。根据计算结果可知,在暴雨工况下,边坡的稳定性降低,填方工况下,边坡的侧向位移变大,但是其稳定性相对较好,边坡的主要破坏模式为沿着填筑体及边坡的浅表层全、强风化层发生剪切破坏。     

基于GOCAD平台的复杂地质体系的动力学建模研究

建立地质体系的三维模型并进行动力学数值模拟是进行地质过程研究的最有效途径,但数值模拟软件一般都存在直接建模难的问题.本文在分析建模软件GOCAD与动力学数值模拟软件FLAC3D的数据文件特点的基础上,提出了利用GOCAD软件建立六面体模型,通过数据接口程序,完成FLAC3D中复杂地质模型的构建.用这种方法建立了安徽铜陵...     

基于强度折减法的边坡稳定性分析及抗滑桩桩位研究

以龙山变电站工程区边坡为研究对象,基于场地钻孔数据与物探数据,借助三维地质建模技术,采用AutoCAD软件建立了变电站工程区边坡的典型地质剖面。将地质剖面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,从而获取工程区边坡数值计算模型。利用强度折减法定量分析了该边坡的稳定性,同时研究了不同抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。模拟结果表明：塑性应变云图可确定潜在滑移面的位置,位移突变点对应的强度折减系数可作为边坡安全系数;抗滑桩位置对边坡潜在滑移面有较大影响,抗滑桩位置处于边坡中下部时,可有效阻止上部土体下滑变形,下部土体也不会产生新的塑性区,此时的边坡安全系数最大,抗滑桩加固效果最好。该数值模拟结果可为边坡防护设计提供重要的指导意义。     

边坡勘察钻孔信息价值评价及优化布置方法

为了解决现有边坡勘察试验钻孔布置的优化方法概念复杂、计算量大,需要预先定量估计边坡失稳损失,在实际应用中不方便的问题,利用边坡响应面机器学习模型提出了一种边坡勘察方案的信息价值量化指标,进而给出了边坡钻孔布置方案优化方法.利用边坡部分特征响应面模型建立了安全系数与勘察数据之间的关系.利用随机模拟样本即可实现对边坡勘察钻孔方案的信息价值量化指标计算,分析不同勘察方案时不需要额外重复计算安全系数,大幅提高了分析效率.基于提出的方法,对不排水边坡案例进行了分析,分析结果与文献中相似,算法复杂度和计算量大幅降低.本方法可以快速评价和对比边坡勘察方案的信息价值,进而实现钻孔布置方案优化,具有概念清晰、算法简单、计算方便的特点,计算量也相比传统方法大幅降低,易于工程勘察设计人员接受和采用.     

北京地区某深基坑支护设计与监测数据对比分析

基于积水潭医院深基坑支护项目勘察资料和支护设计方案,利用有限元软件MIDAS GTS建立三维基坑模型,对施工过程中深基坑开挖导致邻近建筑物产生的变形情况进行三维模拟计算。为验证MIDAS GTS软件在工程中应用的可靠性,对土压力、支护结构水平位移和周边建筑物沉降进行了监测。通过将三维模型模拟得到的数据与实际监测数据对比,验证了该数值模拟分析计算结果的可靠性。研究结果表明,数值模拟分析可作为基坑支护设计及方案比选的辅助手段,可为基坑监测点的布设提供参考。     

GOCAD在某桥基边坡三维地质建模中的应用研究

利用专业三维地质建模软件GOCAD(Geological Object computer Aided Design),通过野外实测离散的工程勘测数据拟合和插值,建立了该边坡(含地形、地层分界线等信息)的三维地质模型,把地质结构信息通过三维可视化具体体现,并且可以任意切割剖面加深对地质结构的认识.由于三维地质模型的建立,一方面为地质工程人员进一步分析研究桥基边坡稳定性及数值模拟分析计算提供一种新的手段和方法,另一方面为非地质工程人员对边坡三维地质结构直观认识均具重要工程实际意义.     

基于无人机航摄的高陡/直立边坡快速地形测量及三维数值建模方法

对复杂地形的高陡/直立边坡的地形测量及三维数值模型的建立一直是地质工作者面临的难题。近年来,无人机由于其形体小巧、机动性强以及可以获取高分辨率影像的特性在地质调查中受到了广泛的应用。本文基于低空无人机倾斜摄影技术,借助Agisoft Photoscan三维实景建模软件和基于逆向工程的Geomagic Studio强大的点云数据处理功能,结合南方CASS的地形制图功能对复杂地形的高陡/直立边坡实现快速地形成图。并利用Geomagic Studio的CAD曲面建模功能,重构复杂地形的高陡/直立边坡闭合CAD曲面模型,再通过Hypermesh强大的几何处理及网格划分能力,对CAD曲面模型进行模型切割并网格化,实现复杂地形的高陡/直立边坡的精细三维数值模型的建立,最后转化为FLAC3D可识别的文件格式进行计算分析。本文选择了浙江省神仙居景区飞天瀑景点作为实例研究,结果表明,无人机的使用使复杂地形的高陡/直立边坡实现了快速高效且精确的地形成图和三维建模。该方法具有简单实用、快速便捷且实用性强的优点。     

油藏数值模拟中地质模型的建模流程与方法

围绕油藏数值模拟过程中三维地质模型的建模技术进行了分析与探讨,详细介绍了基于角点网格模型的建模方法,给出了相应的实现步骤。其主要流程是:首先根据断层数据构造断层模型,在断层模型的基础上构建骨架模型;然后在骨架模型约束下采用地层恢复技术实现含断层的地层模型;最后基于结构模型插值物性参数完成属性模型。以塔河油田缝洞型油藏为例,对建模流程和技术的可行性进行验证,结果表明,其建模结果与专业地质建模软件Petrel相符。     

基于三维数值模拟的露天煤矿复合边坡稳定性分析

借助VC及fish语言编程,将AutoCAD、Surfer、ANSYS等软件耦合应用,完成了复杂地质条件下的FLAC3D建模。在地质调查及统计分析试验数据的基础上,应用Hoek-Brown经验破坏准则确定了边坡岩体的综合强度指标。然后,采用FLAC3D,对比分析了不考虑地下水及三维流固耦合两种情况下的位移场、应力场和塑性区分布规律,并采用强度折减法求得了三维边坡安全稳定系数。结果表明,由外排土场和采掘帮坡构成的复合边坡呈现复杂的潜在破坏模式,以及在地下水影响下存在潜在失稳。与传统的边坡稳定性分析方法相比,三维数值分析优势明显。      

絮凝-固化联合处理超高含水率吹填淤泥浆的试验研究

采用吹填淤泥作为滩涂围垦填料既能有效解决砂石等理想填料资源的短缺难题,又能避免大量吹填泥弃置所带来的环境负面影响,具有可观经济效益和可持续发展性。但吹填淤泥往往呈流浆或浮泥态,含水率超高,强度低,渗透性差,后续地基处理人员和设备难以直接进场。鉴于此,提出了一种絮凝-固化联合方法处理表层吹淤泥浆形成硬壳层(工作平台)的新思路,并开展室内试验验证了其技术可行性。首先,通过针筒滴定法确定了处理吹填淤泥的絮凝剂(PAM)类型及最佳掺量;然后,通过模型试验模拟了不同配比的絮凝-固化联合处理淤泥浆的絮凝沉积过程,并开展十字板剪切试验测定不同龄期土样的抗剪强度和含水率。结果显示,在同样固化剂掺量情况下,使用絮凝-固化联合处理法代替传统单一水泥固化法,能使试样的不排水抗剪强度至少提高5倍以上,证明了采用絮凝-固化联合方法处理表层吹淤泥浆形成表层工作平台的可行性。     

非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验及多物理量联合监测

对非饱和土降雨入渗过程及其致灾机制的深入认识有赖于室内外试验及多物理量联合监测。基于离心机超重力环境下土体响应监测技术,开展了非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验,测试研究了超重力环境对新研制的微型TDR探针及张力计测量的影响规律,并利用TDR、张力计及弯曲元对降雨入渗过程中土体响应进行多物理量联合监测。研究结果表明:在不同离心加速度下微型TDR探针与给定含水率土体实测原始波形重合,说明超重力环境对TDR测试没有影响,含水率的测试误差在2%以内。在离心机加速过程中,张力计所测吸力下降约2.0~2.9 kPa,当离心加速度稳定在40g时,所测吸力在10min内上升并接近常重力下土体初始吸力。在降雨入渗过程中,埋设在同一深度的TDR探针、张力计和弯曲元对湿润锋响应的时间点基本一致,降雨入渗导致土体含水率增加,基质吸力降低,剪切波速降低。这些多物理量监测数据有助于建立非饱和土含水率-吸力-剪切模量之间的关系。     

基于扩展有限元法的岩体水力劈裂耦合模型

1. 浙江水利水电学院 水利与环境工程学院,浙江 杭州 310018;2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240; 3. 浙江省钱塘江管理局勘测设计院,浙江 杭州 310016     

高压孔隙CO2/水作用下完整四川三叠系砂岩剪切特性的试验研究

越来越多的地下岩土工程面临着高压孔隙流体的作用,研究高压孔隙CO2/水作用下岩石的剪切特性对工程设计及安全施工、运营具有重要意义。研究了完整四川三叠系砂岩在干燥、饱和水、高压孔隙水和高压孔隙CO24种不同条件下的剪切特性。研究发现:4种不同条件下砂岩的剪切强度和残余剪切强度都会随着预剪切面上有效正应力的增加而增加;在干燥条件下随正应力的增加砂岩的剪切刚度也会增大。孔隙压力对砂岩剪切强度的影响遵守Terzaghi有效应力原理。水和CO2对砂岩的剪切强度具有显著的弱化作用,水会明显降低内摩擦角φ,而CO2对φ几乎不影响;而水对黏结力c的影响小于CO2的影响。其弱化作用可以归结为水/CO2-岩石之间的相互作用,由于砂岩中含有黏土成分,水和CO2都会对黏土产生软化作用。     

连续排水边界下分数阶黏弹性饱和土体一维固结分析

采用分数阶Kelvin模型来描述饱和土体的流变特性,在连续排水边界条件下,利用Laplace变换推导出变换域内的饱和土体一维固结解析解,再通过Crump法对有效应力和固结沉降进行数值反演,得到了分数阶导数黏弹性饱和土体的一维固结半解析解。将连续排水边界退化到Terzaghi排水边界,退化后的结果与已有文献一致,验证了所得半解析解的可靠性。最后,基于所得解,分析了相关参数对土体固结的影响。结果表明,界面参数反映排水边界的透水性,从而影响土体中超孔隙水压力的消散速率;黏滞系数在固结后期对沉降发展影响较大,其值越大,沉降发展越慢;当阶次a不为零时,分数阶次越小,土体表现出的黏滞性越强,整体固结沉降发展越缓慢,次固结沉降发展也越缓慢。     

西安市地下空间开发利用现状与对策建议

西安作为国家级中心城市,地下空间开发逐渐步入实践化和规模化阶段,其面临的问题具有很强的代表性和典型性。在对国内外地下空间开发利用进展和趋势分析的基础上,针对西安市地下空间利用中存在的问题,提出了开发利用的对策建议,主要包括：①积极推进城市地下空间资源调查、监测与评估工作。②加强地下空间开发与地质环境的相互作用机理、地下空间的价值估算、地下空间资源开发的多元化融资模式等方面的技术攻关。③建立和完善相关法律法规、技术标准和行政管理细则。④推进城市地下空间资源开发利用的信息化和智能化,保障地下空间的合理开发利用,有效支撑国土空间规划与布局优化。     

地震作用下含软弱层岩体边坡锚固界面剪切作用分析

基于FLAC3D软件,以含软弱层的锚固岩体边坡为研究对象,通过修正的cable单元建模和改进剪应力提取方法,分别模拟分析了地震作用下含软弱层岩体边坡两锚固界面剪切作用及其演化。研究发现:砂浆-岩体界面上的剪应力远比锚杆-砂浆界面上的小,并均以锚杆上的中性点为界方向相反,分布很不均匀,且均在中性点附近发生突变;随边坡地震响应增强危岩中的锚固界面率先脱黏,基岩中的锚固界面紧随脱黏,且脱黏分别向锚头和锚根发展,直至拉拔段或锚固段全部脱黏锚固破坏。获得了地震波作用下边坡两锚固界面上剪应力及其分布和脱黏破坏过程,揭示了锚固界面上的剪切相互作用和锚固破坏机制,并得到了试验印证,为边坡锚固设计和施工提供了参考。