离散单元法软件EDEM中接触半径对岩石力学特性的影响及其应用

以EDEM软件的Hertz-Mindlin接触模型为对象,对接触半径与黏结键强度的关系及其对岩石抗拉和抗压强度的影响进行研究,提出了一种建立高压拉强度比岩石离散元模型的方法。根据接触模型的强度准则和几何准则,提出了黏结键受拉状态下的“强键”、“弱键”以及临界接触半径系数的概念,推导出了接触颗粒间法向运动和切向运动时的临界接触半径表达式。以接触半径系数α为自变量进行了岩石单轴压缩和单轴拉伸仿真试验,结果表明：抗拉强度随α变化呈三阶段分段线性关系,1.000 0≤α<1.000 8区间内,曲线斜率很大;1.000 8≤α≤1.002 5区间内,曲线斜率较小;α>1.002 5后,抗拉强度几乎不变化。抗压强度随α变化呈两阶段分段线性关系,在1.000 0≤α≤1.000 2区间内,曲线斜率很大;当α>1.000 2后,抗压强度几乎不变化。在1.000 1≤α≤1.000 3区间内,抗压强度和抗拉强度之比约为6.5～14.0,可以较好地拟合真实岩石的抗拉和抗压特性,从而构建出具有高压拉强度比的岩石离散元模型。     

砂岩单轴压缩试验P波速度层析成像及声发射特性研究

深部矿井开采极易诱发矿柱型岩爆,矿柱型岩爆严重威胁着矿山的安全高效开采,为探究矿柱型岩爆破坏机制和前兆信息,选用自贡红砂岩进行单轴压缩试验,并采用主动超声和被动声发射对破裂过程进行监测,联合主动超声与被动声发射监测数据对波速进行层析成像反演,分析试样破裂过程中波速演化规律。研究结果表明：砂岩试样在加载过程中速度模型呈现高度非均质性,在加载过程中会出现低速区,且声发射事件集中出现在低速区内部;P波速度离散度可反映全局波速变化特征,在峰值附近变化剧烈,随荷载增加P波速度离散度持续增大;声发射事件在峰前、峰后定位结果相差较大,峰前阶段声发射事件随机分布,峰后阶段声发射事件定位结果集中。此外,研究发现选用均质速度模型进行声发射事件定位会增大定位误差,试样最终失稳前b值的降低表明试样大尺度裂纹活动加剧,导致岩石非均质性增大,也间接证明了采用非均质速度模型进行声发射震源定位的必要性。该研究结果可用于现场矿柱稳定性监测,定期反演获得矿柱波速变化为矿柱型岩爆提供先兆预警信息。     

遥感图像三维可视化技术在西部高原区机场建设工程中的应用——以昆明小哨机场为例

这里论述了应用遥感图像和数字高程模型(DEM)的融合技术,对在西部高原区机场建设(昆明小哨机场)研究区进行三维可视化处理的技术方法。在3S(RS、GIS和GPS)技术支持下,对遥感图像进行数据融合、图像增强、影像正射精校正等处理后与高精度DEM融合,制作研究区景观的三维遥感虚拟动态模型。通过分析三维可视化图像,结合野外考察资料,对机场建设工程研究区域内的构造地质、工程地质、环境地质等特征信息进行了提取和综合评价。结果表明:三维影像技术在机场建设工程中具有一定优势,可以为西部高原区机场建设工程决策者和工作者提供科学依据。     

机场飞行区地下穿越工程管理与建造要点

中国民航业的快速发展致使许多机场出现了开发利用地下空间的需求,尤其是地下道路穿越既有飞行区的需求。因此,文章在调研分析了多个国内外机场飞行区地下穿越工程的基础上,从管理、规划和建造方面总结了机场飞行区地下穿越工程的建设要点。在管理方面,需要制定贯穿下穿越工程全过程的安全管理体系,并实施安全风险管理,严格执行不停航施工和禁区施工的规定。在规划方面,需要充分考虑机场功能区的空间组织和布局,采用近期与远期相结合、地上与地下相协调、开发与保护相统一的原则,实现机场飞行区不同功能区的有机、高效连接。在建造方面,需要以机场飞行区的运营要求为基础制定下穿越工程的变形控制标准,采用精细化设计、微扰动施工和高精度监测等控制技术,实施分区域、分阶段、分级的扰动控制,实现机场安全运营和经济的平衡。上述管理和建设要点可为其他飞行区的下穿越工程提供借鉴和参考。     

数字孪生技术在智慧机场建设中的应用初探

<正>在数字化浪潮的推动下,机场建设迎来数字化转型的高峰期。智慧机场是生产要素全面物联,数据共享、协同高效、智能运行的机场,是“四型机场”（即平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场）建设的关键一环。加快建设智慧机场,日益成为未来机场发展的必然趋势。在民航机场建设及运营管理领域,数字孪生技术在“四型机场”的智慧机场建设中发挥了重要支撑作用,为机场数字化建设提供了新的路径,助力智慧机场的稳步推进,也为航空领域数字化转型提供了基础保障。本文阐述数字孪生机场的定义与特征,从数字孪生机场“一张图”、BIM+GIS数字底座、机场数字资产等几个方面,探究数字孪生机场的技术路径及相关应用,旨在推动我国“四型机场”建设数字化转型和智慧发展。     

青藏铁路填土路基热-力耦合离散元研究

多年冻土是含有冰的特殊土体,在自然环境变化及工程扰动下易发生冻胀融沉变形,严重威胁着青藏高原工程建筑物的安全稳定,特别对青藏铁路的畅通运营提出了严峻挑战.以青藏铁路五道梁地区路基断面为研究对象,采用颗粒离散单元法,通过建立热-力离散元计算模型,对路基的温度场和变形进行了计算和预测.结果表明:离散单元法克服了有限元方法无...     

渗流场随机性的随机有限元分析

基于一阶Taylor随机有限元法,推导出相应的渗流场随机分析中渗流响应量（水头和水力梯度）的随机响应公式,进而实现三维稳定渗流场随机有限元分析,并编制了相应的程序。在分析中,将渗流区域材料的渗透张量视为三维各向异性随机场,利用三维可分离向量随机场的局部平均法对随机场进行离散,根据参数选取的不同,可以离散出不同数量的随机变量。最后,给出一个算例,对离散出随机变量数量不同的情况分别进行随机分析,将分析结果和仅仅将渗透张量视为三维随机变量得到的结果对比,验证了所提方法的可行性。     

射流式液动锤内部动力过程的数学模型及仿真分析

建立了活塞、冲锤在缸体内的运动规律,上下缸内液体状态变化的数学模型以及冲程和回程阶段活塞运动微分方程。应用Matlab语言及其主要工具Simulink对射流式液动锤内部动力过程进行数值仿真分析计算,得出射流冲击器仿真计算结果数据,绘制出位移、速度、前后腔压力、加速度曲线。     

基于BIM+GIS的城市轨道交通建设管理智慧平台

<正>城市轨道交通从设计到运营,一般分为线网规划、建设规划、可行性研究、设计、施工、验收、试运营、正式运营等阶段,是一个体量庞大、系统复杂、多专业、多门类、多参与方的系统工程。城市轨道交通作为城市基础配套设施的重要组成部分,不仅需要关注自身建设及数据体系的完善,也要满足后期智慧城市建设的资源整合条件需求。搭建基于BIM+GIS的城市轨道交通建设管理智慧平台的目标是实现轨道建设工程的信息处理、数据整合分     

吕梁机场黄土滑坡特征及其三维稳定性分析

吕梁机场滑坡是机场建设前期发现的一处大型黄土滑坡,由于滑坡的东北侧为机场主跑道,因此,该滑坡对机场建设以及建成后的运营存在较大的影响。在详细的工程地质勘察和测试分析工作基础上,首先,分析了滑坡的特征和形成机制,进而评价了滑坡的稳定性;其次,通过勘察认为该滑坡为黄土层内发育的多层滑坡,在地貌上呈3级台阶,主滑坡滑动面位于离石黄土的古土壤层内;最后,利用GIS建立了滑坡的三维地质模型,并采用极限平衡法和强度折减法分析,分别评价了吕梁机场滑坡不同滑体的稳定性。三维极限平衡结果表明：该滑坡大多数分级、分块滑体在天然状态下处于稳定、基本稳定状态,强度折减分析得到的整个滑坡的安全系数为1.26,最危险区域出现在 II级滑坡后缘以及I-3滑坡,在上部加载或降雨情况下有可能再次发生滑动。总之,三维稳定性分析可以更真实地反映滑坡的真实状态,尤其是对于条件复杂的滑坡。     

冻结砂土力学性质的离散元模拟

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用接触黏结模型中来考虑冻土中冰的胶结作用,建立了冻结砂土的颗粒流模型。通过改变计算模型中颗粒单元的参数,模拟了在不同冻结温度以及不同围压下冻结砂土的宏观力学性质,并与冻结砂土的室内试验结果进行了比较,结果表明：颗粒流方法可以较好地模拟冻结砂土的应力-应变关系以及剪切带的发展变化过程,颗粒流细观参数对温度具有显著的依赖性。研究结果对离散单元法在特殊土中的应用具有一定的理论和应用价值。     

基于ANSYS与OpenGL的高速公路结构物仿真建模及三维地层地表修剪方法

现代三维视景建模与仿真技术在高速公路工程选线、施工以及运营管理中具有良好的应用前景。结构物的仿真建模以及能反映施工前后地表形态变化的三维地层模型研究是高速公路信息化中的重要问题。介绍了一种借用ANSYS有限元分析软件提取结构物三维模型表面几何信息的简便方法;结合OpenGL纹理贴图技术,实现了结构物的仿真建模;针对结构物施工后对地表形态改变较大的问题,提出利用结构物表面数据对三维地层模型地表网格进行修剪的方法--地表网格竖直投影修剪法。把上述方法应用到广东省某高速公路高边坡的三维视景仿真建模中,结果表明,边坡的仿真模型较逼真。三维地层模型修剪后的地表形态与真实情况接近,验证了方法的合理性、可靠性。     

岩土参数随机场离散的三角形单元局部平均法

将不确定性岩土参数建模为随机场而非传统意义上的随机变量,基于随机场的局部平均理论,提出了用于二维随机场离散的三角形单元局部平均法。通过面积坐标变换和高斯数值积分,给出了三角形单元局部平均随机场协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法。采用算例再现了所提方法的分析过程和有效性,并与传统二维随机场四边形单元离散法进行了对比。结果表明:提出的二维随机场三角形单元离散法能与有限元三角形单元离散法完美结合,随机场单元与有限元单元的对应关系清晰,易于随机有限元程序的编制;对于随机场单元的均值,传统四边形单元离散法与所提方法的计算结果相同;对于随机场单元的方差,传统四边形单元离散法计算结果偏小,所提方法显得更加科学、合理。     

北斗卫星定位在机场高填方远程变形监测中的应用

分析北斗高精度定位技术应用在机场高填方工程变形监测中的优势与可行性,设计了基于北斗卫星定位的高填方机场变形监测系统。该系统中通过载波相位差分技术实现了北斗高精度定位,通过4G无线网络传输数据,将机场变形监测数据传输到云服务器,实现了远程自动测量。通过太阳能板和蓄电池,实现了稳定供电。为确定监测设备每天测量时长,设计试验分析北斗竖向测量精度与定位时长的关系。试验结果表明,每天定位时长为60 min的情况下北斗静态相对定位垂直方向精度优于3.6 mm,可以满足机场高填方变形监测的需求,且监测时长继续增加时精度提高不明显。通过定时开关设置在机场布置的监测设备每天工作70 min。     

创新引领广州新白云国际机场一期工程设计

广州新白云国际机场是国家"十五"期间重点工程项目,是我国民航建设史上第一个按照中枢机场理念设计、建设的航空港。2000年8月动工,2004年8月正式通航运营。新机场的建成,     

古近纪气候变化在东海盆地内的化石记录

古近纪气候演化经历了由"温室气候"向"温凉气候"转变的过程,在此期间发生了三次显著的气候事件,分别为PETM极热事件、Oi-L骤冷事件和Mi-L降温事件。利用东海陆架盆地内孢粉、有孔虫等古生物资料探讨了全球古气候变化背景下东海陆架盆地内古生物差异性变化,并根据特征孢粉组合恢复东海陆架盆地内不同时期古植被以及古气候,在此基础上将东海陆架盆地温度、湿度变化曲线与全球温度变化曲线、海平面变化作对比分析,结果显示东海陆架盆地气候演变与全球气候变化具有一定的耦合关系,并且对渐新世时期东海陆架盆地气候变化的原因进行了初步探讨,认为渐新世时期季风气候的形成导致了东海陆架盆地花港组整体呈现湿润的气候特征。     

应用时间序列InSAR技术监测上海磁悬浮列车专线形变

新代高分辨军、短重访周期SAR卫星的发射运行,使得InSAR技术不仅能满足大范围地表沉降监测的数据需求,还可以监测到大型人工线状地物的形变,使得对短周期微小形变的监测和预警成为可能。本文以上海市在运营的磁悬浮列车专线为研究对象,利用时间序列分析方法对20112~F9月～2012年10月期间的15景TenaSAR-X数据进行了处理和分析,实验结果表明高分辨军SAR数据可以用于公共交通设施微小形变的监测,在公共安全领域具有广阔的应用前景。     

基于CPT资料的土性参数随机场特性研究

通过CPT资料研究土性参数随机场特性是一种比较理想的方法。土性参数随机场的平稳性是后续研究的先决条件之一,可以通过Bartlett统计量进行检验,但采用不同的模型拒绝域相差比较大,这样给实际应用造成困难,新模型LGS由于适应范围广可以解决这一问题。从随机场的基本理论出发,介绍了新相关模型LGS的数值模拟方法。基于LGS相关模型,采用修正的Bartlett统计量对随机场平稳性进行检验,统一了拒绝标准。用两组数据进行了实例分析,通过编制的程序进行计算,结果表明,这种相关模型对不同形式的相关函数有较好的适应性,可以解决拒绝域不统一的问题。     

地下水流数值模型的分解与叠加

叠加原理在水文地质计算中的应用相当普遍,但一般局限于地下水流模型的解析解,本文扼要介绍了线性定解问题的叠加原理,在此基础上提出了线性离散模型的叠加原理,进而讨论了线性离散模型的叠加原理在地下水流数值模型中的应用一一地下水流数值模型的分解与叠加.模型分解与叠加既可用于解析分析也可用于数值计算;同时不仅可以简化复杂模型的求解问题,更有助于理解地下水变化过程.     

离散裂隙网络对岩石力学性质和声发射特性影响的颗粒流分析

基于颗粒流软件平台,采用图像处理技术和Monte Carlo法,生成离散裂隙网络。结合等效晶质模型进行花岗岩细观结构的数值建模,从细观角度阐述了离散裂隙网络对岩石强度与变形性质、声发射特性的影响。主要结论如下：（1）裂隙平均长度和密度影响着岩石的力学性质,岩石的单轴压缩强度、弹性模量随裂隙密度的增加而减小。（2）单轴压缩下岩石破坏时均是晶间-拉裂纹和晶内-拉裂纹为主。（3）离散裂隙网络与岩石的声发射事件密切相关。随着裂隙密度的增加,声发射b值和分形维数D值均呈下降趋势。当b值和D值急剧下降时,预示着岩石失稳破坏。（4）离散裂隙网络对声发射事件的破裂强度有一定的影响。在离散裂隙网络附近易产生破裂强度大的声发射事件。综上所述,基于离散裂隙网络和等效晶质模型联合建模获得的细观角度上岩石破裂机制和声发射现象等结论,可有效弥补现有室内试验中研究手段的不足,并对野外具有更为复杂的裂隙网络的岩体稳定性评价与工程施工提供有力支撑。