A Block-Based Theoretical Model Suited to Gravitational Sliding

An original theoretical model has been devised to simulate mass flow over hill slopes due to gravitational sliding. The sliding mass is discretized into a sequence of contiguous blocks which are subjected to gravitational forces, to bottom friction and to surface resistance stresses that are generally negligible for subaerial flows, but are relevant for submarine slides. The blocks interact with each other while sliding down the hill flanks because of internal forces that dissipate mechanical energy and produce a momentum exchange between the individual blocks, yet conserving the total momentum of the mass. Internal forces are expressed in terms of interaction coefficients depending on the instantaneous distance between the block centers of mass, which is a measure of the deformation experienced by the blocks: the functional dependence includes three parameters, namely the interaction intensity ¯, the deformability parameter and the shape parameter , by means of which a wide range of interaction types can be fully accounted for. The time integration is performed numerically by solving the equations for the block velocities and positions at any time ti by means of the block accelerations at the previous time t_i-1, and by subsequently updating the block accelerations, which allows to proceed iteratively to the following times. The model has been tested against laboratory results available from literature and by means of several numerical experiments involving a simplified geometry both for the sliding body and the basal surface, with the purpose of clarifying the influence of the model parameters on the slide dynamics. The model improves the performance of the existing kinematic models for slides, moreover preserving an equivalent numerical simplicity. Future applications and possible improvements of this model are suggested.     

西藏易贡滑坡物质运动全过程数值模拟研究

2000年4月9日20时05分，西藏波密县易贡乡发生的大型山体崩滑，造成极大危害。在野外调查基础上，运用离散单元法模拟该崩滑体破坏、运动的全过程，此次灾害为扎木弄沟源头的山体崩塌，振动引起沟内崩坡积物发生沙土液化而随崩塌体一起运动，形成高速碎屑流的破坏运动机制，与实际情况较为吻合。     

深埋隧洞爆破开挖扰动损伤效应的数值模拟

爆破开挖扰动是深埋隧洞损伤区孕育及演化的重要影响因素。根据隧洞岩体钻爆开挖过程分析了爆炸荷载及开挖荷载瞬态卸荷对岩体的扰动作用,基于LS-DYNA动力有限元程序,提出了利用施加节点反力模拟待开挖隧洞岩体的约束作用,通过控制节点反力的变化过程以模拟开挖荷载瞬态卸荷,采用爆炸荷载变化曲线模拟爆炸作用过程的爆破开挖扰动数值模拟方法,并利用该方法模拟分析了爆破开挖扰动对围岩的损伤效应,结果表明,应力重分布对围岩损伤最大,隧洞围岩损伤区主要由围岩初始应力重分布所导致,爆炸荷载作用将增大围岩损伤区范围,考虑开挖荷载瞬态卸荷作用的围岩损伤区最大,且地应力越高,开挖荷载瞬态卸荷作用对围岩的损伤效应越显著     

某软土地区深基坑开挖数值模拟分析

以某软土地区深基坑开挖为背景,运用有限元方法计算模拟了基坑开挖的不同阶段,分析不同工况下基坑及周围土体的变形和受力情况,并对不同施工方式下基坑变形和受力进行了对比分析。数值分析表明软土地区深基坑开挖时,需采取相应的施工措施,控制基坑变形和受力,确保工程安全顺利进行。研究结论可为类似工程提供借鉴与参考。     

天津市地面沉降数值模拟研究

地面沉降是天津市的主要环境地质问题。造成天津市地面沉降的原因很多,但主要原因是大量开采地下水。本文重点研究开采地下水条件下的地面沉降数学模型及模拟,为控制地面沉降提供科学依据。通过对第四系的水文地质条件分析,建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型,并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型,两者通过含水层水头和弱透水层粘性土中孔隙水头的内在联系耦合在一起。利用以往系列水位数据和沉降数据对模型进行标定,模型基本上反映了天津市地面沉降的实际情况。     

浅水障碍绕流的数值模拟

浅水流绕过岸边和固壁时常出现分离生涡、脱涡和周期流现象.文中提出参数化局部涡模型和新生涡在背景流场中输移演化及其相互作用的算法,成功地对三峡水库坝区水流横向摆动进行了数值模拟.     

盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化;层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。     

多工况下汉源二蛮山滑坡机理数值模拟

利用FLAC3D软件对四川省雅安市汉源县二蛮山滑坡坡体进行建模,模拟降雨滑坡过程,并进行应力应变特征及稳定性计算分析,从而为深入研究地震及降雨诱发再次滑坡及防灾减灾提供可靠依据。研究中假设地震工况,对边坡进行详细的动力分析,得到了各监测点动力特征曲线;通过降雨工况下坡体稳定性系数分析得到了不同强度折减安全系数。研究结果表明,滑源区相对特殊的地形条件和地质构造以及不利的结构面组合是滑坡的基础;前期强降雨期间饱水加载以及大量雨水沿斜沟张裂结构面的下渗软化作用,是诱发滑坡发生的关键因素。      

沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性     

地层失水沉降诱发井筒破裂治理效果的三维数值分析

运用三维有限差分软件FLAC3D对破裂井筒的各种治理措施进行了数值模拟,分析评价了钢圈加固和喷射混凝土套壁、壁后注浆、地面注浆、开设卸压槽等各治理措施的工程效果。结果表明,钢圈加固和喷射混凝土套壁强度相对较小,适合紧急的抢险处理和防止破裂混凝土坠落,难以维持井壁的长期稳定;破壁注浆措施在一定程度上控制了井壁与土层相对位移的增大,防治井筒破裂效果良好,且预防性壁后注浆效果更为突出;地面注浆防治效果明显,在注浆孔数量不变的条件下,孔位的合理选择对保证地面注浆防治效果至关重要;卸压槽可以有效吸收纵向变形以抑制破裂井壁的发展,其开设在破裂处上部时,效果最好。分析结果可用于指导破裂井筒治理的设计与施工