数值模拟探讨青藏高原东部应力应变场及断裂活动性

青藏高原东部是我国活动构造非常强烈的区域,现今的应力应变状态对活动构造研究有重要参考意义。本文依据地质资料和岩石力学性质构建相应的有限元数值模型,以GPS观测为边界约束,计算得到了青藏高原东部应力应变场,在此基础上探讨了主要断裂的活动特征。结果显示,距离印度板块和欧亚大陆板块碰撞带较近的青藏高原,汇聚速度、最大压应变率和最大压应力均较高,而随着远离碰撞带各个数值相应降低;在青藏高原东部,以喜马拉雅东构造结为旋转中心的一系列弧形断裂滑动速率相对较高,如玉树—鲜水河—小江断裂带,巴塘—金沙江断裂带,嘉黎断裂带等,这些走滑断裂带控制着青藏高原东南缘物质旋转挤出的特征,而其它断裂带滑动速率则相对较低,在块体内部则更低;结果同时表明应变速率分配高的断裂达到屈服的时间短,对应的地震复发周期短。     

水压致裂地应力测试方法在云南大理-丽江铁路隧道工程中的应用

利用水压致裂地应力测试方法对实际工程区进行了地应力测量,确定了工程区隧道围岩现今的地壳应力状态,即原地应力的大小和方向.根据地应力分布特征,分析了隧道开挖过程中发生岩爆等地质灾害的可能性.地应力测量数据的分析结果可作为隧道衬砌的设计、断面的选择及轴线方位的确定的科学依据.     

地下水位下降对井壁破坏的影响分析

在用“２Ｄ σ”软件对所建模型进行数值计算的基础上, 分析了因采煤引起淮北矿区下部含水层水位下降而对井壁产生的影响。其表现为： 下部含水层水位下降将引起地层压缩沉降; 地层与井壁间产生附加应力, 并在基岩下部产生应力为零的中性点; 轴向应力由小变大; 当第一含水层和下部含水层同时有水位下降时, 也有类似的规律。计算结果与淮北诸矿井壁变形位置及变化状况基本相符, 因此在此基础上进行的井筒优化设计具有实际指导意义     

格栅强度对桩-网复合地基桩-土应力比影响研究

为探索不同格栅强度条件下桩-网复合地基桩-土应力比的变化规律,首先基于桩-网复合地基工作机理,推导出桩-土应力比的解析式;然后依托赣龙（赣州-龙岩）和哈大（哈尔滨-大连）高速铁路桩-网复合地基工程实例,由实测数据对比分析了格栅强度100kN·m-1和300kN·m-1条件下的桩-土应力比变化规律;最后建立三维数值模型,进一步分析了格栅强度在100～400kN·m-1区间的桩-土应力比变化规律。结果表明:格栅强度在100～300kN·m-1区间时,桩-土应力比随格栅强度增幅较大,当格栅强度超过300kN·m-1以后增加的幅度较小。考虑复合地基承载特性最大贡献,建议选取格栅强度200～300kN·m-1,此时桩-土应力比为3.8～4.5。     

反倾层状边坡弯曲折断的应力及挠度判据

以地质分析为基础 ,将反倾层状边坡的任意岩层概化为受复合作用力的板梁模型 ,通过简单的力学解析 ,开展了反倾层状岩石边坡弯曲折断判据的研究。依据岩层折断时和相临岩层的瞬时关系 ,将岩层下部视为瞬时临空状态 ,考虑岩层自重荷载和上部岩层附加荷载 (上部岩层重力荷载、层间摩擦力 )的共同作用 ,基于最大拉应力准则 ,提出了岩层弯曲折断的应力判据 ;依据应力判据 ,得到了岩层弯曲折断的挠度判据 ;利用应力判据及挠度判据 ,可实现反倾层状边坡弯曲折断的现场判定及其控制设计     

平板间湍流流动影响因素的研究

流动状态变化直接影响着设备的功耗和性能,为了研究湍流流动状态的产生和变化情况,以优化设备性能。采用蒙特卡洛直接模拟方法计算了Knudsen数以及平板间距离变化时,平板间流体湍流流动变化。采用变径软球模型计算模拟分子之间的双体碰撞,计算分子与壁面之间的相互作用时,引入比例系数对镜面反射、漫反射后速度进行比例合成,计算反射后速度。计算了Knudsen数、平板间距离不同情况下平板间流体雷诺应力、湍流度等的变化情况,分析了平板间流体湍流脉动的变化。     

降雨对非饱和残积土中基坑受力变形影响的机理研究

花岗岩残积土在非饱和状态下的工程性质良好,但其极易受到降雨影响。厦门石鼓山西通道项目的实测数据表明,降雨入渗引起残积土中基坑围护桩变形显著增加。本文采用PLAXIS有限元软件建立数值模型,通过瞬态渗流分析,探究降雨入渗加剧非饱和残积土中基坑变形的机理。结果表明,降雨入渗会显著加剧非饱和残积土中基坑变形,降低基坑的稳定性,其原因是降雨入渗使基坑内外土体饱和度增加,基质吸力降低,进而导致土体抗剪强度减小,同时导致主动土压力增大。相比于低渗透性土,饱和渗透系数较高的残积土层中基坑持力层土体强度更易受到降雨的影响。墙后土体应力路径表明,降雨过程土体所受剪力基本保持不变,基坑变形增加较小,降雨后的清淤开挖使桩后土体达到临界抗剪强度,导致基坑变形急剧增加。     

复杂岩性储层渗透率-应力敏感性及其对气井产能的影响

采用变流压定围压试验方式,在高温、高压条件下模拟了气藏开发过程,研究了复杂火山岩气藏储层渗透率应力敏感性,对比了变流压定围压与常规的定流压变围压方式评价储层应力敏感性的异同。试验结果表明,火山岩储层渗透率随着孔隙压力的减小而减小,渗透率减小主要发生在孔隙压力从40 MPa下降至25 MPa的变化区间,渗透率损失率与其初始渗透率之间的相关性较差,这与常规沉积砂岩储层具有一定的差别。变流压定围压试验评价的应力敏感性强于定流压变围压评价结果,气藏储层有效应力变化范围内两种试验评价的应力敏感性结果差异更大。基于渗流力学理论,推导得到考虑应力敏感性的气井产能方程。计算结果表明,考虑应力敏感性时气井无阻流量约为不考虑应力敏感性时的63.28%,应力敏感性对气井产能的影响随着生产压差的增大而增大。     

侧向应力对裂隙渗透性的影响

目前不同试验者得出的侧向应力对裂隙渗透性影响的结果存在矛盾,其根本原因在于侧向应力对裂隙有多方面的影响。侧向应力引起裂隙开度增加、壁面磨损、充填物压缩。这些对裂隙渗透性有不同的影响。根据裂隙是否存充填物,建立了相应的三维应力对裂隙渗透性影响的表达式。当不存在充填物时,裂隙渗透性与侧向应力呈指数关系,当存在较多充填物时呈负指数关系。把两种情况写成统一的指数形式,认为裂隙存在少量充填或者裂隙壁面磨损时也是适合的。利用已有的试验成果对结果进行了验证,表明本文建立的表达式与试验结果符合得比较好。     

粘土蠕变—应力松弛耦合效应的数值探讨

土体的流变行为通常不是由单一的蠕变过程或应力松弛过程所决定的，这里，应用Mesri应力－应变－时间关系函数描述了粘土的蠕变－应力松驰耦合效应，并将数值计算结果与土样的蠕变－应力松弛耦合试验结果进行了比较，结果是令人满意的，对一些影响耦合效应的相关因素也进行了讨论。