土体固结弹塑性分析的参数二次规划理论及有限元解

基于广义Ｂｉｏｔ理论对土体弹塑性固结过程进行求解，建立了问题对应的参变量变分理论，并给出了数学证明，对此基础上推导了有限元分析列式，问题的求解最终化为参数二次规划问题，本文提出的方法适用于固结弹塑性分析的关联与非关流流动问题，也可处理各类软化问题。     

金刚石钻进不同地层冲洗液的选择

金刚石钻进中多数地层均存在不同程度的坍塌、掉块、漏水、涌水以及溶胀、缩径等，在这些地层中钻进对冲洗液类型与性能的选择十分重要。笔者根据所经历的某些矿区采用金刚石小口径钻进不同地层的护壁堵漏问题谈点浅见。1．第四系未胶结或胶结很差的松散复盖层 包括砂层、砾层、土层或其他混合物，属于不稳定地层。其对策是采取快速穿过，下入套管封隔，尽可能缩短钻进时间。如果地层不漏，可采用普通泥浆，失水量适当控制即可。如漏失，应提高泥浆粘度，降低比重或采用清水顶漏钻进。如复盖层很厚，钻进时间     

三维弹塑性接触有限元滑坡稳定性分析

为了准确评价碎石土滑坡的稳定性,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用三维弹塑性接触有限元算法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡的稳定性。研究结果表明,采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的稳定性系数,可以考虑滑坡体的空间效应,使计算结果更加精确;在碎石土滑坡变形解体破坏过程中,在空间上滑体塑性应变和滑面上岩土体抗剪强度的发挥程度是不一致的;根据三维弹塑性接触有限元算法计算的滑面接触摩擦应力计算二维剖面碎石土滑坡稳定性系数的方法比较适宜于该类型滑坡稳定性的分析评价,能够比较客观、准确地反映滑坡所处的实际状态。     

三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价

在边坡稳定分析有限元强度折减法的基础上,将二维分析推广到三维分析,研究了其安全系数的定义方式、屈服准则与失稳破坏标准等。算例分析表明,三维有限元分析比传统三维极限平衡方法和二维有限元分析更加符合实际,可以较好地模拟解决实际工程的计算问题。探讨了影响二维与三维分析结果的一些因素,通过分析得出结论：相同模型中选取Mohr内切圆屈服准则比选取外接圆屈服准则的计算结果偏于保守;三维边坡的侧向边界约束条件和长高比对计算结果影响较大,侧向边界全部约束时安全系数将大大增加,而安全系数随着长高比的增加逐渐减小。     

动态预测油藏有效应力的三维弹塑性有限元模型

本文根据油藏应力与渗流相互作用的耦合机理,建立了一个用于油藏有效应力动态预测的三维弹塑性模型。该模型强调了油藏在注采交变载荷作用下应力与渗流的力学耦合效应,以及油藏岩石弹塑性变形的力学特性,并采用弹塑性增量有限元法求解,最后给出了算例.      

三维弹塑性模型在路堤软基固结分析中应用

针对基于SMP准则改进的剑桥模型(MCC-SMP),采用弹性预测和塑性修正两阶段的回映算法,给出了应力更新算法,根据其算法编制了非线性有限元子程序,进行了三轴压缩、三轴伸长及平面应变等单元试验问题的数值模拟,通过数值分析和试验结果的对比,验证了子程序的精度;采用该本构模型,对澳大利亚某试验段路堤软土地基固结进行了三维有限元分析,重点分析和对比了孔压、沉降及水平位移的变化规律。     

软土的弹塑性损伤模型在BiOt固结有限元中应用

在Biot固结理论基础上，引入弹塑性损伤本构关系，建立了固结分析有限元方程。对某试验路堤进行了损伤模型计算与弹塑性模型计算的结果比较。结果表明：损伤模型的计算结果大于弹塑性模型的计算结果；损伤随着加荷时间的增长而增大；路基中心线和路基坡脚下的土损伤程度较大。     

广西某大桥桩基方案三维弹塑性有限元分析

通过三维弹塑性有限元计算程序对处于复杂地质条件中某大桥桩基进行分析,考虑了初始地应力的影响,计算出了承台、桩顶和桩底的位移,以及承台、桩、土及岩石的应力值,并绘出了相应的应力等值线图,对基岩受力后的稳定性给出了评价。     

现浇薄壁管桩水平受力特性三维弹塑性有限元分析

利用三维弹塑性有限元模型,对水平荷载作用下现浇薄壁管桩(简称PCC桩)受力特性进行数值模拟和分析,并与试验结果进行比较,验证了模型的合理性。利用该模型对桩长、桩径以及桩身相对刚度等影响桩受力特性的主要因素进行分析,结果表明：桩径一定的情况下,桩长对桩的破坏形式有很大的影响,弹性桩与刚性桩临界点的长径比为8左右,且弹性桩的受力主要集中在桩的上部,约为0.3倍桩长;桩径对侧向位移和弯矩都有很大影响,桩径越大,桩侧向位移越小,而最大弯矩值越大,且最大弯矩点下移;在一定程度上,提高桩体强度,有利于提高桩的抗水平变形能力,但当增加到一定程度时,效果并不十分明显。     

PAA高分子聚合物冲洗液在复杂地层钻探中的应用

介绍了PAA高分子聚合物冲洗液在狮子庙金矿区复杂地层钻探中的成功应用，分析和探讨了PAA高分子聚合物冲洗液对复杂地层中护壁的作用机理。     

弹塑性土质边坡的ALE方法有限元分析

有限元法被广泛用于解决几何和材料非线性的问题,但标准的有限元方法难以有效解决某些材料的大变形问题和计算中的网格扭曲问题。任意拉格朗日-欧拉法（ALE法）吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,并克服了两者的缺点,可用于解决仅用拉格朗日或欧拉有限元法所难以解决的问题。基于ALE有限元方法和弹塑性大变形基本原理,研究了岩土工程中土质边坡在自重作用下的稳定问题;计算结果不仅能直观地显示失稳时的大变形状态,并能确定较符合实际的临界滑移面形状;同时分析了含软弱夹层复杂土质边坡的稳定性。结果表明,ALE方法能有效分析土质边坡的稳定性问题,适用于岩土工程的弹塑性分析。     

重复压裂转向机制流-固耦合分析

重复压裂已成为油田老井挖潜、稳产增产的重要技术手段,而地应力转向机制与压裂时机选择一直是制约该技术增产效果的关键问题。对ABAQUS有限元软件平台进行了二次开发,考虑储层孔隙度和渗透性随岩石体积应变的动态演化,实现了流体压力变化与岩石物性参数的全面耦合,并分析了重复压裂转向机制。结果表明,地应力转向现象普遍存在,人工裂缝对地应力的影响范围有限,而孔隙压力变化是造成地应力转向的主要因素;随着生产的持续进行,地层压力下降变缓,岩石体积应变变化趋缓,导致渗透率下降趋于平稳,应力转向距离逐渐增大并最终趋稳;应力差越大、应力转向距离越小,越难形成重复压裂转向裂缝。其研究结果实现了流-固耦合作用下地应力转向的可视化描述,直观地模拟结果有利于指导重复压裂的应用实施。     

纳米硅水泥土弹塑性有限元分析

试验表明水泥土中掺入适量的纳米硅材料可以大幅度地提高水泥土的抗压强度。在试验的基础上,得出纳米硅水泥土的屈服条件后,采用相关联的流动法则和塑性功硬化条件,建立了纳米硅水泥土的弹塑性本构关系方程。在此基础上,以空间轴对称为研究对象,采用三角形截面的圆环单元,应用虚功原理建立了轴对称条件下纳米硅水泥土有限元方程,用增量刚度法求解,且用Matlab软件编制了有限元程序,在三轴试验条件下验证了该程序的合理性。以某机场水泥土搅拌桩地基处理方法作为工程背景,应用不同纳米硅掺量的水泥土作为地基处理的新材料,与传统水泥土进行了比较,计算结果表明,纳米硅作为水泥土外加剂用于地基处理可有效地减少地基沉降,提高地基承载力,在相同上覆压力下纳米硅水泥土处理后的地基沉降小于普通水泥土材料。     

土质边坡非饱和渗流场与应力场耦合数值分析

阐述了坡面径流-非饱和渗流分析与应力场耦合分析的重要意义和作用;介绍了在非饱和渗流分析中具有重要作用的土-水特征曲线,包括考虑固结压力条件下的土-水特征曲线,并介绍了部分试验成果以及坡面径流-非饱和渗流耦合分析的计算方法;提出坡面径流-非饱和渗流分析与应力场的耦合计算方法,并编制相应的有限元程序;通过算例对比了耦合与非耦合情况下应力场、渗流场的差异,说明耦合分析更符合实际,且所提出的方法是切实可行的。     

注水井泄压对井壁围岩应力场的影响

注水井泄压过程中的套管损坏现象在中国许多油田十分普遍,根据油藏流体渗流与地应力场耦合作用理论,建立了套管承载计算的力学模型,利用有限元方法,通过数值模拟的手段研究了泄压过程中井壁围岩应力场的变化规律以及油层孔隙压力的变化规律。根据计算结果提出,控制注水井泄压流量是有效防治泄压过程中套损的一种有效手段,并给出了具体的计算方法,从而,为油田现场预防和减少套管损坏提供了理论依据。     

Three‐dimensional finite element analysis of lined tunnels

This paper describes finite element procedures that have been developed to model the ground movements that occur when a shallow tunnel is installed in a clay soil. This study is part of a wider project concerned with the development of new methods to predict the likely extent of damage to surface structures caused by nearby shallow tunnelling. This particular paper, however, is concerned only with the numerical model of tunnel installation. The structural liner is an important component of this tunnel installation model; two different ways of modelling the liner (based on continuum elements and shell elements) are discussed in the paper. A test problem consisting of the installation of a lined tunnel in an elastic continuum is used to investigate the merits of these different approaches. When continuum elements are used to model the liner, the numerical results agree well with an analytical solution to the problem. When shell elements are used to model the liner, however, the results were found to be significantly influenced by the particular formulation adopted for the shell elements. Example analyses, involving incremental tunnel construction in a clay soil where the soil is modelled using a kinematic hardening plasticity model, are described. These analyses confirm that a thin layer of continuum elements may be used, satisfactorily, to model tunnel linings in a soil–structure interaction analysis of this sort. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

Three dimensional analysis of large strain thaw consolidation in permafrost

Thaw consolidation of ice-rich permafrost is a typical problem in cold regions engineering. This paper proposes a three dimensional analysis of large strain thaw consolidation for post-thawed zone of permafrost, which is defined by a moving thawing boundary problem with phase changes. The theory is implemented in a numerical code and the numerical results are compared with thaw consolidation tests. For problems with low water contents, the small and large strain methods provide virtually the same results. For problems with high water contents, however, the large strain theory shows a much better performance.     

强夯法加固地基的多重耦合分析

强夯法加固地基的机理非常复杂,影响因素众多,且涉及到多重耦合现象。笔者综合考虑地基士的流、固、动力耦合和地基与夯锤接触表面的动力耦合情况,给出了基于三维有限单元法的计算方法和迭代格式,并对一具体算例进行了耦合数值分析,总结了地基位移、应力及接触反力等在强夯作用时间内的变化规律和在空间上的分布特征。经与实际工程资料对比,结果令人满意。说明所建立的耦合方法可用于强夯加固法求解,并提出了适宜动力分析的有效方法,可应用于其它同类问题的分析计算中。     

次塑性模型及饱和砂土动力弹塑性响应分析

提出了一个新的次塑性模型并用试验作了初步验证,建议用异步交叉迭代显式差分有限元求解固液耦合动力弹塑性问题。利用次塑性模型以及动力固结有限元计算程序,对一简单饱和砂土地基的动力弹塑性响应进行了分析,取得了合理的结果。