水中爆破地震动强度计算方法的研究

介绍了爆破地震动强度的主要因素及经验公式 ,分析了利用最小二乘法求场地系数K、α值方法的不足之处 ,提出最大似然法求解K、α值的新思路 ,并用实例证明了其具有更高的预测准确度     

凸形地貌对爆破震动波传播影响的数值模拟

应用UDEC程序模拟了爆破震动波在两种凸形地貌中的传播特征,并与广东岭澳核电站2期基础爆破开挖现场监测结果进行了对比。结果表明,凸形地貌对爆破震动波具有明显的放大作用,其数值模拟结果与现场监测结果吻合得比较好。研究结果还揭示,在一定爆破能量下,爆破震动波速度放大系数并不随台阶型凸形地貌的增高而单调增加,而是先随凸形地貌高度的增加而增加,在凸形地貌高度达到某一临界值时放大系数达到最大值,当凸形地貌高度超过这一临界值时,放大系数随凸形地貌高度的增加而减小。另外,在孤立凸形地貌下爆破振动波速度放大系数还与凸形地貌的高宽比有关。     

基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析

运用有限元强度折减法进行边坡的稳定性分析,同时运用简化bishop法对比结果,发现运用强度折减法进行边坡稳定性分析时,伴随着折减系数的增大,边坡的坡顶水平位移最初缓慢增大,但当折减系数接近边坡的安全系数,坡顶水平位移突然急剧减小,边坡的塑性区也伴随着折减系数的增大,从无到有,直到基本贯通。运用简化bishop法计算的结果和强度折减法的结果对比后得知,两者计算得到破裂面基本一致,但是简化bishop法得到的安全系数偏于保守。     

地震动在地下采场开挖边界的耦合数值分析

在具有冲击倾向性矿井的动载支护设计中,地震动对动态载荷的估算有重要作用。目前,国内外普遍采用半经验公式(scaling law)来估算质点峰值振动速度(PPV)。然而,此方法在实际估算地震动时忽略了地质和巷道开挖对地震动分布的影响。为更好地理解开挖对地震动在地下开挖边界分布的影响,基于笔者提出的适于开挖边界的非线性速度模型及FLAC/SPECFEM2D的耦合数值模拟方法,针对高质量及中等质量围岩体两种情况,对一地下采场的地震动分布进行了数值分析。研究结果表明,不同速度模型对地震动分布影响很大。考虑了围压及开挖影响的非均匀速度模型能够更好地模拟地震动在地下开挖边界附近的分布,且模拟的地震动在采场表面的放大作用与现场观测的放大现象具有很好的一致性。相比于高质量围岩体,当模拟的开挖采场围岩为中等质量围岩体时,采场开挖边界处具有更强的地震动及更广的地震响应。     

基于有限元强度折减法的滑坡稳定性分析

本文在现场调查分析的基础上,基于Midas/GTS的有限元强度折减法对延安市宝塔区卧虎山滑坡进行了数值模拟分析,得出了滑坡的变形情况、滑动趋势以及稳定系数,并把计算结果与传统稳定性计算结果进行了分析比较,证明了基于有限元强度折减法的滑坡稳定性计算方法的可靠性和可行性。     

结构面对岩质边坡地震动影响的数值模拟研究

[摘 要] 本文采用数值模拟的方法,利用UDEC 软件,开展了结构面对岩质边坡地震动影响的数值 模拟研究,研究内容涉及结构面产状和位置变化对岩体边坡地震动放大系数空间展布的影响。根据岩 体边坡中结构面发育的一般规律,本文模型工况主要考虑与坡面相交的贯穿性结构面,模拟的主要物理 对象是层面、贯穿性长大软弱结构面等。数值模拟结果表明:结构面越靠近坡顶,边坡上部的地震动响 应越强烈;顺倾结构面会使坡肩部形成更强烈的地震动响应;边坡越陡,坡顶和坡肩部的地震动响应越 强烈。上述规律对于岩质边坡地震稳定性分析具有指导意义。     

水下爆破冲击波的特点分析与计算

本文分析了水下爆破冲击波的特点，指出了对建筑物破坏最大的是爆破地震波，并对地震动强度公式中有关参数k、α的求解方法进行了探讨。     

爆破震动对某边坡稳定性影响的数值模拟

爆破震动是影响边坡稳定性的一个重要因素之一。结合实际工程文章利用了拉格朗日有限差分法FLAC程序对爆破震动作用下某边坡进行了数值模拟。讨论了利用FLAC进行边坡动力分析时设置边界条件设置、动力时程的合成、输入以及转化,阻尼的合理选取。从位移场和速度场进行了详细的动力分析。获得该边坡爆破震动特征及位移场、振动速度场的变化规律。研究成果对保证边坡安全具有较好的指导作用。     

隧道施工数值模拟及衬砌强度安全系数分析

以某隧道为背景 ,采用二维弹塑性有限元分析方法 ,模拟隧道开挖和支护过程 ,计算衬砌和围岩内力及衬砌的强度安全系数 ,研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响 ,探讨最小衬砌安全厚度 ,为类似隧道设计施工提供科学依据     

爆破震动下抗滑桩与嵌固段岩体相互作用研究

桩前岩体爆破震动对抗滑桩与嵌固段岩体相互作用影响明显,是造成抗滑桩防护失效的重要影响因素之一。以湖南岳阳滑坡为原型,利用FLAC3D岩土工程数值模拟软件施加实测振动波,建立爆破震动作用抗滑桩与嵌固段岩体动力响应三维数值模拟模型,研究了爆破震动作用下抗滑桩桩周嵌固段岩体位移、加速度、速度、应力响应以及抗滑桩桩身受到剪力与弯矩分布规律,进一步对比了爆破前后塑性区分布特征,利用MATLAB软件对爆破震动过程中速度时程进行了频谱分析。结果表明：在一定基岩宽度、高度以及抗滑桩嵌固深度下,相同爆破地震波条件下抗滑桩嵌固段岩体位移、加速度、速度、应力上分别符合高程放大效应,但岩体介质波阻抗差异较大时,加速度响应并非完全符合高程放大效应。悬臂抗滑桩桩前桩后同一水平位置处嵌固段岩体中位移、加速度、速度曲线变化幅值和趋势一致,应力不一致。爆破时桩身弯矩和剪力均呈两头小,中间大的规律,并且爆破后滑坡中部和滑坡后缘易受张拉破坏,因此应加强抗滑桩桩身嵌固在基岩和滑体分界面处以及滑坡中部及后缘的防护。结合频谱分析结果可判定此边坡在爆破后处于安全状态,研究结果为山区滑坡工程设计及爆破施工提供了科学依据。     

台山核电站边坡爆破振动监测及数值模拟研究

台山核电站场平一期边坡的稳定性直接关系到电站的顺利建设及核电站运营期间的安全。通过现场爆破振动监测,分析了爆破开挖时边坡的振动速度衰减规律, 发现爆区上方马道内侧质点振动速度随高程增加存在放大效应,并且这种放大效应在水平径向比垂直向更为显著;另外,在爆区上方第1级马道内侧,质点垂直向振动速度一般比水平径向振动速度大,平均为其1.5倍左右,而后随着应力波向坡体传播,垂直向速度迅速衰减,而水平径向速度衰减相对较慢,到第3级马道内侧,质点水平径向速度已和垂直向持平或略大。同时,结合三维离散元数值软件(3DEC)进行数值模拟,对边坡在爆破荷载作用下质点振动速度、位移以及塑性区状态进行分析,并与现场监测结果进行比较。结果表明,数值计算值与实测值误差在15%以内;在爆破荷载作用下边坡各级马道外侧顶点产生永久位移,但均较小,且趋于稳定;塑性区仅限于爆区周围,边坡整体是稳定的     

既有隧道扩建爆破振动数值模拟研究

基于原有隧道改扩建拱顶塌腔段扩建开挖,系统研究了多临空面条件下岩体爆破振动规律。采用完全重启动数值方法和拉格朗日算法分析岩体爆破振动规律,模拟爆破振动对隧道塌腔加固区和既有隧道围岩的影响,并获得了特征点的振动速度和衰减规律。数值模拟的最大振速符合爆破振动安全允许标准的要求,从而验证了爆破设计的可行性,并指导了爆破施工。同时,对隧道塌腔段开挖进行爆破振动监测。通过对比分析现场振动监测数据,数值模拟与现场监测结果吻合。结果表明,采用拉格朗日算法和完全重启动数值模拟方法可以描述隧道多孔毫秒延期爆破破岩和质点振动传播规律。该研究结论对隧道多孔毫秒延时控制爆破工程具有参考和指导意义。     

基于岩石性质的钻进振动响应分析

岩石在钻头破岩工作时会产生振动,为了研究岩石特性对钻进过程中岩石振动的影响,提出一种基于振动的岩石特性识别方法。通过振动学理论和弹性力学知识建立岩石振动方程,利用数值模拟软件分析不同参数对岩石振动的影响。研究表明：冲击荷载下岩石产生振动,岩石特性对振动有紧密关系;岩石的密度、刚度和抗压强度对岩石的振动都有一定影响,其中岩石强度对振动的影响最为明显;岩石刚度越小,强度越小,在冲击荷载作用下,岩石振动越大。研究冲击钻进过程岩石的振动特性,对钻进参数设置以及岩性的识别有重要意义。     

凹形地貌对爆破振动波传播影响的数值模拟

应用UDEC程序模拟了爆破振动波在凹形地貌中的传播特征,并与广东岭澳核电站2期基础爆破开挖现场监测结果进行了对比。对比分析结果表明,数值模拟结果与现场监测结果较为吻合。研究结果还揭示,凹形地貌对爆破振动波具有明显的衰减作用,质点水平向振动速度的衰减幅度大于质点垂直向。同时,衰减系数随凹形地貌深度、宽度的增加而增加,但随宽度增加的幅度较小。另外,爆破振动波的衰减系数随爆源距增加而减小,随最大段药量的增大而增大。     

爆破振动速度衰减公式的优化选择

当前岩体中地震波传播规律还无法从理论上给出的统一公式。而主要依靠工程实测来获取第一手资料,然后通过最小二乘法来拟和经验公式对地震波的强度进行预测,从而达到防震减灾的目的。本文通过编制程序,对各种形式的拟和公式进行了比较,对爆破振动速度衰减公式的优化选择进行了探讨。根据不同形式拟和误差的不同,提出应解除萨氏公式中一次起爆药量与爆心距指数比例,选择最优化的指数来模拟,从而使得预测结果更加符合实际。     

基于数值模拟的城镇地质灾害危险性评价方法

定量计算城镇尺度地质灾害不同降雨强度下的危险性是地质灾害风险评价中的难点。以红层地区群发性浅层滑坡链式灾害为研究对象,探索一种新的城镇尺度下的地质灾害危险性量化评价方法,为城镇地质灾害风险评价奠定基础。通过查询喜德县米市河区域不同降雨频率下降雨参数,统计分析国家雨量站数据及近50 a的18场群发性地质灾害降雨历时、雨型分布特征。以土层厚度、植被覆盖度及地形数据处理为基础,基于STEM TRAMM数值计算方法及降雨分布曲线计算城镇地质灾害危险性,绘制研究区地质灾害危险性评价图。通过遥感解译数据、地面调查数据及灾害数据库数据与数值计算结果对比,表明应用降雨特征统计及STEM TRAMM数值计算方法精细化评价红层地区城镇地质灾害危险性具有良好的适应性、便捷性及科学性,可为其他不同孕灾背景下的城镇地质灾害危险性评价提供思路。     

基于逐元算法的地震勘探高精度谱元法数值模拟

针对复杂构造地震勘探,常规正演模拟算法存在精度和计算效率低的问题,笔者研究并提出了基于逐元算法的高精度谱元法数值模拟方法。基于波动方程强、弱形式,推导二维波动方程的谱元解法,进而利用逐元算法,无需形成全局矩阵,仅对于独立的小规模单元结构进行计算,提高计算效率,减少存储空间消耗。应用基于逐元算法的高精度谱元法对复杂金属矿模型进行数值模拟,得出本方法计算精度高、数值频散小,计算效率高。     

地铁交通引起的建筑物振动实测与数值模拟分析

结合上海软土地区典型工程实例,现场实测地铁减振前后隧道内及邻近建筑物内的振动加速度,据此对地铁轨道减振效果进行分析评估。在此基础上,提出了有限元与无限元相结合的数值分析简化预估方法,预测地铁交通激发的周边建筑物振动响应,并将计算分析结果与实测结果进行对比,分析地铁交通引起邻近建筑物振动随楼层的变化规律,探讨不同因素对建筑物振动响应的影响。研究结果表明：（1）采用Vanguard扣件较科隆蛋扣件隧道内道床振级降低约16 dB,建筑物楼板中的振级降低10.9～21.1 dB,减振效果明显;（2）随着楼层的增高,楼板中振动的振级呈现先减小后增大的现象;（3）采用提出的数值分析得到的建筑物楼板振级和实测结果吻合较好,表明分析方法合理可行,为预测地铁周边建筑物振动提供一种快速简便的分析方法。     

开采沉陷数值计算的空间效应和层面效应分析

数值计算结果的实用性主要取决于模型和参数的选取。在相同地质、开采条件下，笔者探讨了平面模型与三维模型、设置弱面与不设置弱面、弹性与弹塑性等不同状态对矿山开采沉陷计算结果的影响，通过计算模型之间的对比，分析了空间效应、层面效应等对计算结果的影响程度和原因。其结论对今后矿山开采沉陷数值计算具有参考价值。