开挖卸荷条件下高边墙岩体变形和破坏的数值计算

对高边墙的稳定性研究,除了受结构面控制的局部块体稳定性外,最为重要的问题是直立高边墙在地应力作用下,其弹塑性变形及由此而引起的边墙应力环境条件恶化所导致的破裂问题,这类问题可统称之为弹塑性变形稳定性,对这类问题的分析目前主要采用的是基于弹塑性理论的有限单元法数值模拟,且以二维分析为主。本文针对某地下电站工程较为复杂的岩体结构特征和地下空问形态,采用三维弹塑性有限元单元法模拟了随着地下厂房开挖的进行,高边墙岩体变形破坏的动态演化序列,进而对高边墙的稳定性现状进行了评价。     

三峡工程船闸高边坡岩体稳定性预测方法研究

三峡船闸高边坡岩体稳定性主要影响因素为结构面发育情况。施工期地质超前预报,着重从结构面网络角度进行处理,其方法为：编录统计整理结构面,建立高边坡的三维立体网络图形;岩体质量分析,进行概率模型与确定性模型的耦合模拟;块体判断分析,对临空面块体、内部块体进行判断、搜索、分析;稳定性计算分析。     

某电站大型地下洞室群主变洞确定性块体稳定性评价

以黄河上游某大型电站地下洞室群主变洞为例,通过在AutoCAD软件中建立洞室与结构面的三维实体模型,借助自编程序切割,展示这些结构面在主变洞边墙及拱顶的出露情况,在此基础上检索出组合块体21个,最后对这21个块体进行了确定性块体稳定性评价,给出其在主变洞上下游边墙及拱顶的块体组合情况、滑动方式、出露桩号和高度、出露面积、分布深度、体积、稳定性系数等。     

三峡工程大型浅埋地下厂房围岩变形特征及机理研究

以三峡工程右岸浅埋地下厂房为例,基于施工期变形监测资料及数值模拟分析,结合地质和施工资料,对地下厂房围岩变形特征及其机制进行分析。围岩变形受结构面分布、自然应力场及地形条件等因素影响。由于地下电站区最大水平主应力近垂直于厂房轴线,大跨度高边墙厂房顶拱易产生向上抬起变形,而边墙以近水平向卸荷变形为主,且边墙变形明显较顶拱变形大;与边墙小角度相交的断层主要表现为卸荷张开变形,断层与开挖面之间的岩体变形集中;偏压地形的山峰一侧围岩变形普遍较大。围岩的上述变形特征表明围岩稳定性数值分析中应充分考虑其相关的地质条件,建立如实反映工程实际的地质力学模型是成功的工程实例数值分析的前提。     

大型地下洞室群开挖支护弹塑性损伤优化研究

正在设计施工的某大型水电站地下洞室群地质条件复杂,其开挖支护方案对围岩稳定性非常重要,因此,对支护方案进行优化研究非常必要。为更真实地模拟岩体的力学特性,研究施工过程中岩体的损伤破坏,根据不可逆热力学理论建立了弹塑性损伤模型和损伤演化方程,并编制了三维弹塑性损伤有限元程序D-FEM,具有模拟开挖与支护、计算速度快、群组功能等特点。建立大型地下洞室群三维数值模型,将通过实测地应力反演的应力作为初始地应力。采用D-FEM模拟了不同支护方案洞室群的施工过程,通过分析洞室围岩的应力、位移和破损区,支护方案2的支护效果最好,建议采用此方案。考虑岩体损伤演化后与FLAC3D塑性区相比,洞室群边墙中部的破损区显著增加,因此,程序可应用于地下工程的稳定性分析     

彭水地下电站围岩稳定性分析

在分析彭水地下厂房地质条件的基础上,采用3DEC程序建立了3#机组部位三维离散元数值计算模型,对地下厂房开挖支护全过程进行了计算,详细分析了围岩变形情况、应力状态、塑性区分布及稳定性影响因素。计算结果反映：按基本计算条件,地下厂房开挖支护后,围岩整体稳定性良好。受开挖及结构面空间组合作用,上、下游边墙部位变形量在15? 35 mm左右;边墙变形主要发生在从其开挖往下的2?3级开挖步之内,从整个厂房开挖来分析,223.0?201.0 m高程开挖阶段对围岩稳定影响最重要;围岩稳定主要受层面、软弱夹层及贯通节理特性及其切割块体在开挖临空面的位置控制,局部分布的页岩本身变形及地应力因素对围岩稳定性影响相对较小。     

十字交叉域去噪技术在西部地区地热勘探中的应用

在西部复杂地区开展干热岩地热勘探,因特殊地表和地下地震地质条件,采集的原始三维地震资料中面波广泛发育,干扰严重,常规二维速度滤波难以达到预期效果,甚至损伤低频有效信号。结合小面积三维地震资料特点,充分利用三维数据空间分布特征,在十字交叉域利用锥形滤波去除面波干扰,从单炮记录、叠加剖面及信噪比分布等方面对比分析了其应用效果,压制了面波干扰,保留了有效信号,刻画了丰富的波组信息,提高了信噪比,为后续资料解释工作提供了坚实的数据基础,也为西部复杂地区地热勘探工作提供了技术支撑,具有良好的应用效果和潜力。     

AutoCAD三维模型在大型洞室块体稳定性评价中的应用

以某大型水电站为例,阐明了AutoCAD三维实体模型在地下洞室块体稳定性分析中的应用。首先采用AutoCAD软件建立地下洞室群与周边断裂的三维实体模型,通过沿洞室拱顶和边墙的剖切,即可获得各断裂在洞室拱顶及边墙的确定位置信息,在此基础上进行可能滑动块体的检索,进行了确定性块体稳定性评价,为设计、施工提供依据。     

西南某机场高填方体地基稳定问题研究

场区地基的岩组类型和产状是填方体稳定性分析与评价的重要组成部分。西南某机场高填方体地基工程地质条件较差，松散覆盖层土体类型多。根据混合土的发育分布规律不同可划分出A、B、C、D4个分布区，重点选定5条计算剖面，对高填方区含混合土斜坡地基的稳定性和分布特征进行计算与分析，除1条剖面在长期工况下的整体稳定性不能满足安全要求外，其余4条剖面在各种潜在滑面组情况下的整体稳定性均能满足安全要求。三维稳定性计算同时也表明：在最不利的条件下，东2^#、东5^#沟的稳定性系数均在1．70以上。其研究思路对整个场区含该种斜坡地基的整体及局部稳定性分析具有重要意义，成果可为类似的工程提供借鉴与参考。     

通用地质坐标系在地质实践中的应用

通用地质坐标系(Gerneral geological coordinate system)是能计算地学要素中点、线、面几何关系的计算方法,其中提出的地学要素标准化方案在基于GIS的地质图件编绘中能起到很好的作用。通过岩层真厚度计算、用钻孔资料确定地下岩层产状、弯曲钻孔计算、基于GIS的地质图图切剖面中真视倾角计算等实例以及通用地质坐标系中提出的标准化方案在图件编绘中已显示出优点,说明通用地质坐标系具有简便实用性、先进性与系统化的特点,其在地质领域中应用可以发挥很大的作用,建议推广应用。     

融合三维地质体的Revit精细化基坑建模

首先通过正交试验优选出Revit基坑支护结构模型无缝连接Civil真三维地质体模型的融合方案,解决了当前Revit难以直接创建真三维地质体模型的难题;在此方案基础上,探索并总结出一系列诸如桩、锚、面层等常用基坑支护结构的精细化建模方法;最后结合实际工程案例,对基坑支护综合模型在辅助设计方面做了BIM理念下的初步应用研究：周边环境条件三维具现与漫游展示,支护结构与周边已建地下预制桩碰撞检查,工程量精确统计,不同支护结构空间交界节点设计优化,地下水位面、软弱风化基岩面及淤泥层三维空间展布状态剖切观察,导出可用于指导精确测量放线的二维CAD支护桩位平面图等。     

基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立

为了建立能够表征煤体真实孔隙结构的数字模型,进而进行数值模拟研究,通过μCT225kVFCB高精度CT系统扫描得到了大柳塔煤矿长焰煤CT数据,可观测到的最小孔隙直径为1.94 μm。使用基于Matlab语言的三维重建程序结合逆向工程技术,提出了一种将煤体CT三维数据转换为CAD数字模型的方法。以Ansys建立的煤体有限元模型为例,对煤体瓦斯渗流进行了模拟,分析了煤体孔隙内的速度及压力分布规律,并计算了沿X、Y、Z方向的渗透系数。计算结果表明：在微观尺度下（< 100 μm）煤体渗透系数呈现各向异性,其受煤体结构的影响较明显。提出的基于CT三维重建结合逆向工程技术构建的煤体CAD数字模型不仅可进行有限元分析,同时也可以被EDEM等离散元分析软件所使用,拓宽了煤体CT三维数据的应用范围,丰富了煤体在微观尺度上的研究方法。     

GOCAD的三维可视化建模在铀矿勘查中的应用

文章突破以往常规采用的平面图、剖面图和轴测投影原理等二维平面表述方法,以相山铀矿田中的某产铀区块为实例,利用国际上先进的三维地质建模软件GOCAD,通过地形模型构建、地层模型构建、构造模型构建等步骤,实现了研究区地质数据的三维实体化展示,并针对所建三维模型在找矿靶区圈定、矿山开发设计等方面的应用开展了初步讨论。     

长春市第四系三维地质结构模型的研究

长春市三维地质结构模型是应用GMS软件,利用该区钻孔资料作为地层建模的基础数据建立的,最终通过模型建立展示地质结构的真实效果。     

基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析

采用Hoek-Brown准则,分析三维边坡在开挖扰动下的变形稳定性。以某露天矿边坡为工程背景,利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)建立三维数值分析模型,并在边坡中布置若干监测点,利用FISH语言编制相应位移插值程序,探讨边坡开挖引起的动静态位移响应,从宏观角度揭示出边坡开挖后,不同区域的变形,为工程实践提供指导;介绍了强度折减技术在Hoek-Brown准则中的实施方法,采用计算不收敛失稳判据,计算边坡安全系数,从而进一步推广Hoek-Brown强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用。     

块裂结构岩质边坡水力学模型及数值模拟

把块裂结构岩质边坡看作拟连续介质与块裂介质广义双重介质,运用现代分形理论,建立了1-2级主干裂隙分形网络,并根据两类介质接触处水头相等及节点流量相等建立了合理的块裂结构边坡三维水力学模型,给出了有限元解法,模拟了三峡工程的蓄水位至175 m时边坡渗流场与应力场的变化,在应用上有较好的可靠性与广泛性。     

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。     

拱坝-坝肩三维可视化建模和稳定性分析

拱坝是一种很重要的坝型,具有体型优美、投资省等优点,但是其对坝肩岩体要求很高,因此,为了了解拱坝-坝肩整体安全性状,采用FLAC大变形软件对拱坝-坝肩稳定性进行了三维研究分析。由于FLAC软件前处理有所欠缺,因此采用AUTOCAD和ANSYS联合进行三维地质可视化建模,AUTOCAD用于基本数据信息的处理,ANSYS对基本数据信息进行再加工得到单元模型,然后把单元模型转入到FLAC做数值计算。通过计算分析,得出了有益的结论。     

基于地面沉降控制的区域性松散沉积层地下水可采资源规划评价

为了满足区域性松散沉积层地区地面沉降的防控要求,规划评价地下水的可采资源量,根据渗流理论和土力学理论,建立了地下水三维非稳定渗流与地面沉降耦合数学模型,并考虑了含水层孔隙度、渗透系数、储水率随含水层发生固结沉降的变化特征。采用三维有限元数值分析方法,以江苏省南通市地下水开采为例,基于地面沉降的控制要求,规划评价出了各乡镇各含水层的地下水可采资源量。结果表明：地下水开采布局科学规划后,总的可采资源量为17 870.56×10⁴ m³/a,较现状开采量10 902.32×10⁴ m³/a有较大幅度的增加。地下水三维变参数非稳定流与地面沉降耦合模型可以更加精确地刻画三维水文地质体的特征,更加符合实际情况。     

沉埋桩加固滑坡体模型试验的三维有限元模拟

为了研究沉埋桩加固滑坡的力学机制,兰州中铁西北研究院完成进行了5组沉埋桩的室内大型物理模型试验。在沉埋桩加固滑坡体的模型试验中,坡体不同部位的桩所受到的推力有显著差别,呈现明显的的空间效应,因此不能等同于平面应变问题。对多组模型试验进行了三维非线性有限元模拟,数值模拟结果与试验数据相近,证明有限元方法可以用于沉埋桩的设计。