基于条分法的滑坡位移非线性动力学模拟方法

滑坡的位移变化是一种非线性的过程,并在各种因素的影响和作用下表现出各种动力学特征。本文在传统的条分法的基础上,采用离散无模型的思想,提出一种滑坡位移非线性动力学模型的方法。最后给出了几种合理的模拟结果。     

变渗透系数软土一维非线性固结沉降数值模拟

固结沉降计算是工程建筑中的重要内容之一。传统的固结沉降计算多是基于渗透数为常数的Terzaghi模型,这与实际的固结过程有较大的差别。采用Carman—Koze模型与一维非线性固结沉降模型进行耦合来模拟固结沉降过程。结果表明,固结导致的渗透系数的变化对固结有较大的影响,特别是在后期这种影响会越来越大。     

地下水非线性流动模拟

本文探讨了非线性地下水流动的规律,对比了两种常用的公式模型,Ｆｏｒｃｈｈｉｍｅｒ及指数型公式,并通过实验证实了Ｆｏｒｃｈｈｉｍｅｒ公式具有更广的适用性。深入探讨了利用达西流有限元及边界元模型进行非线性地下水流动模拟的方法及步骤并提出了一种简便的边界元模拟方法。     

浅水非线性长波的数值模拟与实验研究

从数值与实验两方面研究了非线性长周期水波———椭圆余弦波在浅水中的传播。根据造波板作椭圆余弦波运动速度,推导出数值模拟波浪水槽时固定入射边界上的二阶入射边界条件,计算结果表明,二阶入射边界条件对波浪的预报结果比一阶入射边界条件对波浪的预报结果更为精确。对二阶入射边界条件计算结果和实验结果的波面升高时间历程进行傅里叶分析表明,各次谐波幅值沿波浪传播方向作周期性变化,只是变化程度较小;但入射边界条件为一阶时则没有这种现象。     

考虑非线性徐变的混凝土温度裂缝扩展过程模拟

混凝土温度应力超过相应龄期的抗拉强度一半时,混凝土的徐变变形不再与应力呈线性关系。采用一个混凝土非线性徐变模型来进行混凝土的温度应力计算,并给出了相应的算法。同时,吸取无网格方法在裂缝扩展模拟方面的优势,采用无网格方法对混凝土的温度裂缝过程进行了仿真计算。数值算例计算结果表明,所编制的无网格法程序具有较好的收敛性和可靠性,能够有效地模拟混凝土块在温度应力作用下的开裂发展过程,考虑混凝土非线性徐变效应后,在开裂时刻混凝土急剧增加的非线性徐变变形缓和了缝端的温度拉应力,使得相同龄期混凝土的裂缝深度和扩展速率要比只考虑混凝土线性徐变要小一些。     

高速冲击载荷作用深埋巷道变形非线性数值模拟

深埋巷道冲击破坏问题一直是研究的难点,为更好的研究深部岩体动力破坏规律,揭示深埋巷道冲击破坏机制,采用非线性动力分析方法,利用FLAC3D计算软件再现深埋巷道冲击破坏过程,对高速冲击载荷作用下煤岩巷道变形规律进行非线性分析。计算结果表明,在高速冲击载荷作用下巷道顶底板和两帮围岩处有应力集中,均出现较大变形,且向巷道内部方向呈现出近似V型分布;各监测点作用力和位移结果也说明在巷道顶、底板和两帮围岩处均发生明显的冲击,且加载初期冲击较弱,在t=0.5s时冲击作用明显增强,计算结果可为深埋巷道加固措施提供有利参考。     

边坡岩体系统演化的非线性动力学模拟研究

达坡岩体系统演化是一个复杂的非线性过程,目前对该问题的研究多为理论上的探讨,文章从数值模拟的角度出发,以水厂铁矿境界边坡为例,用非线性动力学分析软件UDEC3．0对边坡岩体系统的演化过程进行了模拟研究。研究表明,达坡岩体系统演化过程中会出现焦点、结点及鞍点三种奇点类型,这与K．T．Chau的岩体系统分岔模型较好地吻合了,对达坡变形破坏过程中边坡局部出现由稳定到不稳定再到稳定的现象也是一种较好的解释。因此,分岔是边坡岩体系统演化的本质特性。     

成矿预测中的非线性数学方法

文章综述了成矿预测非线性模型处理中的近代数学理论与方法,包括混沌、分形、小波分析、遗传算法与神经网络.在阐明数学理论内在物理含义的基础上,将其与地质过程的内在复杂性进行了对比分析,进一步明晰了它们在成矿预测模型处理中的应用.     

峰后裂隙岩石非线性损伤特性与数值模拟研究

在地下洞室、隧道等工程中,裂隙岩石峰值强度后的损伤破坏特性及演化机制对控制围岩稳定至关重要,目前,对岩石峰后的损伤破坏特性研究不充分,认识不全面,易出现大体积塌方、大变形等工程事故。针对峰后裂隙岩石的力学性质,开展室内三轴试验,分析其非线性损伤破坏特性;假设岩石损伤满足Weibull分布规律,引入损伤变量,推导出峰后裂隙岩石非线性损伤破裂本构方程;将上述本构方程与能量耗散原理、应变能密度理论相结合,建立了峰后裂隙岩石的非线性损伤破坏准则;采用FISH语言开发了基于上述破坏准则的峰后岩石损伤破裂计算程序,用连续的方法模拟分析了峰后裂隙岩石的非连续损伤破裂过程,揭示了裂隙岩石峰后损伤破坏特性及其演化规律,并与裂隙岩石的三轴压缩试验结果进行了对比。结果表明:上述本构方程与判别准则能较好地模拟峰后裂隙岩石非线性损伤破裂过程。为有效控制围岩稳定提供一种新的理论分析手段。     

凤岗隧洞三维非线性仿真模拟

针对凤岗隧洞V类围岩进行了三维非线性仿真模拟,提出了软岩洞室开挖产生空腔效应和损伤弱化效应,建立用塑性区参数弱化的方法拟合收敛变形取得了较好的效果。还讨论了空间效应、加固效应以及施工优化方案,论证了隧洞的稳定性。     

滑坡非线性灰色预测及其软件设计

在深入分析非线性灰色模型基本原理的基础上,开发了滑坡发生时间的非线性灰色预测软件,并通过实例验证了本模型用于预测滑坡发生时间的适用性以及本软件的可靠性。     

糯扎渡水电站1#导流隧洞三维非线性有限元开挖模拟分析

糯扎渡水电站1#导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ,Ⅲ层开挖围岩的稳定性,首先利用隧洞第Ⅰ层开挖的位移监测数据反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数和初始地应力场;然后,利用反演得到的初始地应力场和岩体力学参数进行Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层开挖模拟分析,得到了F3断层附近围岩的应力变形情况。计算结果表明：随着开挖的不断进行,隧洞F3断层周围岩体的约束逐渐解除,围岩的应力逐渐增大,隧洞周边的位移也不断增大,并且隧洞周围应力变形在F3断层中心区域有明显的错动现象,说明F3断层对隧洞的开挖影响比较大,有必要对此区域后期变形加强观测和分析。     

滑坡定量预测的非线性理论方法

滑坡时空预测是当前滑坡研究中的难题，特别是滑坡时间预测工作，其进展缓慢。本文基于非线性科学理论，分析了滑坡活动的分形特征及时间分形预测方法，研究了滑坡空间预测的人工神经网络特征，系统介绍了滑坡时间预测的非线性动力学理论。在此基础上，讨论了滑坡定量预测的发展趋势。     

开挖过程的非线性理论分析

本文从岩土介质力学非线性和变形破坏过程自组织非线性的角度对开挖过程岩土体非线性行为进行了探讨。以此为依据,分析了岩土从微观破坏、滑移面形成、直至整体变形破坏全过程的自组织发生机理,在此基础上,建立了伴随开挖过程岩土体变形破坏的非线性动力学描述方程。     

非线性时变增益模型在新疆喀什中小河流洪水模拟中的适用性研究

近年来受人类活动和气候变化影响,新疆喀什地区水文非线性特征凸显,使得传统考虑单一线性的模型精度不高,以新疆喀什地区中小流域为研究对象,应用非线性时变增益模型,结合该流域1999-2017年实测洪水数据分析该模型在新疆喀什地区中小河流洪水模拟的适用性。研究结果表明:采用新的模型洪水模拟精度可到乙级以上精度,明显好于传统模型。研究成果对于新疆喀什地区中小河流防洪预警具有重要参考价值。     

完全非线性聚焦波浪的数值模拟

利用高阶边界元方法求解拉普拉斯方程,建立了模拟完全非线性聚焦波的时域数值模型,其中追踪流体自由表面的方法为满足完全非线性自由水面条件的半混合欧拉-拉格朗日方法,运用四阶Runga-Kutta方法计算每一时间步新的波面高度和速度势,同时通过入射边界给定速度的二阶Stokes解析解产生波浪,并应用镜像格林函数消除水槽两个侧面和底面上的积分。对不同波陡的聚焦波群在水槽中开展了物理模型实验,并把试验结果和数值结果进行了对比,两者吻合得很好,然后对非线性条件下聚焦波的特点进行了研究。     

岩石滞后非线性弹性模拟的研究

在循环荷载作用下,孔隙饱和岩石呈现出闭合的应力-轴向（径向）应变滞后回线、轴向应变-径向应变滞后回线和X”形的瞬时弹性模量（杨氏模量和泊松比）等滞后非线性弹性特征,引入一种滞后非线性弹性材料的宏观模型 Preisach-Mayergoyz模型（PM模型）来描述岩石的这些特征。在PM模型中,孔隙饱和岩石的滞后非线性弹性特征由PM密度空间、施加的应力历史和岩石的滞后细观单元(HMU)的弹性特性所决定。在状态方程中,应变与关闭弹性单元数目占总单元数目的百分比成正比,而关闭弹性单元数目则与施加外力的历史有关,特别是在施加外力转向的时候。通过构造PM空间中不同的密度函数和设定HMU的弹性特性（平衡长度对）可以模拟性质不同的岩石,PM空间中不同的密度函数在一定程度上反映了岩石在循环荷载下的本构关系响应的不同性质。HMU中应变的响应与应力的路径有关,模型本身强调了施加于岩石的应力历史在决定岩石的弹性状态时的重要性,因此,可以用来模拟岩石的离散记忆,从这个意义上讲,孔隙饱和岩石的滞后特性是它具有离散记忆特性的原因。通过模拟,讨论了模型参数和岩石弹性模量之间的定量关系。     

基于非线性理论的矿井构造评价预测

将非线性理论中的自组织建模技术和人工神经网络方法相结合，对矿井构造复杂程度进行评价和预测，方法简捷，可靠性高。用该方法对辛置井田构造复杂程度进行评价预测，经已采区验证，评价的准确率达90％以上。     

应用数值模拟预测英吉利海峡沉积物的搬运

水动力数值模拟结果与经验公式相结合，来确定沉积物的搬运速度和搬运方向。预测结果与放射性砂的示踪实验的比较表明，盖德等人的方程的实用价值。该区底荷搬运模式与沉积学和地貌学的资料吻合，从而提高了分辨能力。发现英吉利海峡中部的底荷分区，对于研究砂的运动是非常有意义的，尽管该区的海底物质并未显示出有明显的运动。该区为未冲蚀区，被搬运的是细粒沉积物，底荷的收敛区位于多佛尔海峡的西南部，这与先前的位于多佛尔海峡的观，点不同。沿着法国海岸环绕收敛区的搬运路径引起砂从英吉利海峡朝北海南部运移。     

平面交叉裂隙非线性渗流模型参数人工神经网络预测

岩体裂隙网络渗流广泛存在于地下工程中,对地下工程的建设和运行安全具有重要的影响。因此,研究裂隙网络渗流有着重要的理论和实际意义。本文根据立方定律和Forchheimer方程推导所得的交叉裂隙渗流模型,运用数值模拟和人工神经网络方法,对平面交叉裂隙渗流模型非线性参数与模型几何条件的关系进行探究。通过数值模拟,获得了平面交叉裂隙非线性渗流模型的参数;运用人工神经网络遗传算法,探究了交叉裂隙几何条件与交叉裂隙渗流模型中非线性系数之间的关系,证明了平面交叉裂隙非线性渗流模型适用于描述交叉裂隙渗流规律,验证了神经网络方法预测非线性系数的可行性和准确性。同时,还对比分析了运用拟合数值表达式和人工神经网络两种方法的特点。