基于原位双环、试坑浸水试验和数值模拟反演的Q3黄土饱和渗透系数对比研究

为准确获取原状Q3黄土的竖向和水平饱和渗透系数,进行了原位、室内试验测试以及数值模拟反演,并应用大型试坑浸水试验检验了所获饱和渗透系数的可靠性。进行了不同内径尺寸的原位双环入渗试验,获取了竖向饱和渗透系数,并应用室内试验测试了竖向和水平饱和渗透系数以及持水曲线;应用COMSOL软件对双环入渗试验进行数值模拟,检验了所测饱和渗透系数的可靠性,利用正交试验获得了最优的竖向和水平饱和渗透系数取值,并利用反演结果对试坑进行数值模拟,将其水分入渗情况与实测值对比。研究结果表明：在现场进行双环入渗试验时选取较大内径的双环获得的竖向饱和渗透系数更为合理。针对双环入渗试验,数值模拟反演所得最优饱和渗透系数在竖向上接近于原位试验所得竖向饱和渗透系数、水平向上接近室内所测水平向饱和渗透系数,竖向饱和渗透系数比水平向饱和渗透系数更加显著地影响水分入渗过程。通过对大型试坑水分入渗情况的验证,检验了反演所得最优饱和渗透系数的可靠性。     

基于单三轴试验与直剪试验的层状软岩模拟

为探究模型试验中层状软岩模拟方法,依托九绵高速层状软岩隧道现场取样的室内试验结果,多次试验确定重晶石粉、石英砂、石膏粉、滑石粉和水的最优配比以模拟软岩基体,采用带孔薄膜模拟层理弱面的黏结作用,并通过直剪试验确定孔隙率,最后对不同层理角度与层理厚度的试样开展直剪与单、三轴试验以反映各向异性情况。结果表明：软岩基体模拟最优配比为0.55:0.15:0.07:0.06:0.17,重晶石粉对强度及破坏变形起决定作用,含量过低易压溃,含量过高产生上下贯通裂缝;采用30%孔洞率的薄膜模拟层理效果最佳;土样强度随层角呈U形变化,层厚减小（不小于2 cm）,强度减小。直剪试验中,45º层理剪切面朝层理方向倾斜,90º层理导致剪切面上下产生裂缝与碎裂,单三轴结果中,0º层理会产生小角度倾斜裂缝,45º层理产生垂直层理面的斜裂缝及二次破裂,90º层理产生顺层理的竖向劈裂;与现场结果对照后确定最优层厚为 3 cm,对层角与层厚的直剪与单三轴试验结果整体一致,揭示土样孔隙压密闭合−弹性−塑性胀裂破坏−徐变的过程。     

锚固体应力分布规律的数值模拟分析

采用非线性有限元法,分析了全长粘结式锚杆在荷载作用下剪应力的分布规律,同时研究了被加固岩土体的性质对锚固体剪应力分布规律的影响。并将数值模拟的结果与理论计算以及试验结果进行了对比分析。分析表明,锚固体剪应力的分布非常不均匀;当荷载不大时,锚杆所受的剪应力分布范围较小,而最大剪应力数值较大;随着荷载的加大,剪应力的分布范围有向下扩展的趋势,但扩展的速度比较慢;锚固体所受的剪应力的大小和分布与岩体性质有密切的关系,岩石越坚硬,剪应力分布越集中,最大剪应力的数值越大;而岩体越松软,剪应力分布就越均匀,最大剪应力的数值就越小。     

脆性岩体岩爆倾向性的相似材料配比试验研究

坚硬脆性岩体具有岩爆倾向性。选取单轴抗压强度? c、抗压抗拉强度比? c /? t与冲击能量指数WB为岩爆概化指标。在制作岩爆模型材料时,采用石英砂、石膏、水泥、水、甘油和明胶等相似材料成分运用正交试验设计的原理进行配比试验,制作模型小试件。对模型小试件进行单轴抗压强度试验和劈裂试验,找出了各相似材料成分配比对试件? c、? c /? t与WB的影响特征,选取了合适的岩爆模型材料的配方。该配方力学指标稳定,既满足物理模拟岩爆的模型材料的要求,又便于一次性浇注大尺寸模型试件,较适用于大型物理模拟试验。     

黔东南锦屏-天柱地区构造控岩控金特征模拟实验及其力学分析

在前人工作基础上,侧重研究石英脉型金矿床成矿的地质背景,建立了该类型金矿的成矿模式。进而开展三轴温压条件下的成岩成矿实验,构造形变特征及其与成矿物质活化、迁移、富集之间的相互关系的模拟实验。实验结果表明:(1)该区岩石、矿石在高温高压条件下,产生塑性变形(褶皱)和脆性变形(破裂);(2)在变形过程中使成矿物质活化、迁移和富集,形成顺层及穿层的含金石英脉,并在多期多次变形过程中使成矿物质叠加富集;(3)在褶皱(背斜)轴部形成富矿体。模拟实验结果与所建立的该类型金矿构造控矿和成矿模式非常相似。实验资料的力学分析表明,由轴压所产生的构造附加压力大大地提高了实际围压,从而促进了岩石流变、变形和物质的迁移,由此促进含矿流体向构造附加压力小的部位定向迁移、充填和成矿。构造附加压力是促进该区金成矿的重要动力条件。     

基于遗传模拟退火算法的神经网络模型在陕西省需水预测中的应用

神经网络模型是近年来在需水预测方面应用较为广泛的一种方法,在陕西省的需水预测中根据实际情况采用遗传模拟退火算法对其进行优化,预测的结果和其他预测方法进行对比,证明该方法预测的结果较为合理,能够在类似的预测中加以推广应用.     

石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析

针对石窟文物的特点,阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以敦煌莫高窟的2个典型工段为实例,通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算,揭示了岩土体及其附属构筑物在地震作用下的动态响应和变化规律,指出了窟体防护加固的重点部位。分析结果表明,随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大,洞窟的位移和应力值明显增大,应力集中区的范围扩大,围岩损伤的可能性增加,稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关,并控制了石窟围岩的震害特征。其成果为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供理论基础和实践依据。     

寒区软岩隧道的水热耦合数值模拟与分析

介绍了寒区软岩隧道水热耦合的一般数值解法,应用Femlab软件对寒区大阪山隧道出口段kl06+025处围岩的温度场和水分场进行数值模拟,分析了软岩隧道中水热耦合迁移的规律。在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系数的增大将更加变薄,水分场在很大程度上影响温度场的分布。模拟的结果表明：处于拱顶处的冻深最大,其次是仰拱处,最薄处是边墙,与工程经验类似。通过实例模拟分析说明,应用该软件可以在已有工程数据的前提下对工程设计提供一定的参考。     

库车坳陷克拉2气田异常流体压力演化史

根据克拉2气田现今实测地层压力分析了异常高压发育的特征,并通过流体包裹体测试求取包裹体形成时期的古压力。计算结果表明:下白垩统和古近系库姆格列木群砂岩储层在距今8～6Ma(康村组沉积期末)时,古压力系数大致为1.09～1.18,发育过剩压力为4.6～9.6MPa的异常高压。在此基础上,以古、今压力数据为约束条件,利用数值模拟技术定量恢复出下白垩统与侏罗系异常流体压力的演化历史。研究发现:下白垩统储层流体压力经历了沉积型异常流体压力形成发展(白垩纪-库车组沉积期末)和沉积型异常流体压力萎缩—构造挤压型异常流体压力孕育(库车组沉积期末至今)两个阶段。康村组沉积早期沉积型超压开始出现,库车组沉积期末达到顶峰,过剩压力达40～50MPa;此后,在沉积型超压萎缩—构造挤压型超压孕育过程的耦合下,过剩压力曾降至25～30MPa,更新世起超压略有升高。侏罗系流体压力演化较为简单,吉迪克组沉积期开始出现超压,至库车组沉积期末达到高峰,此后异常高压逐渐萎缩。在克拉2气田的主要成藏时期(距今3～1Ma),烃源岩较储层具有更高的异常压力,源—储压力差为10～30MPa。     

Reliability analysis of drilled shaft behavior using finite difference method and <Emphasis Type="Italic">Monte Carlo</Emphasis> simulation

Load displacement analysis of drilled shafts can be accomplished by utilizing the “t-z” method, which models soil resistance along the length and tip of the drilled shaft as a series of springs. For non-linear soil springs, the governing differential equation that describes the soil-structure interaction may be discretized into a set of algebraic equations based upon finite difference methods. This system of algebraic equations may be solved to determine the load–displacement behavior of the drilled shaft when subjected to compression or pullout. By combining the finite difference method with Monte Carlo simulation techniques, a probabilistic load–displacement analysis can be conducted. The probabilistic analysis is advantageous compared to standard factor of safety design because uncertainties with the shaft–soil interface and tip properties can be independently quantified. This paper presents a reliability analysis of drilled shaft behavior by combining the finite difference technique for analyzing non-linear load–displacement behavior with Monte Carlo simulation method. As a result we develop probabilistic relationships for drilled shaft design for both total stress (undrained) and effective stress (drained) parameters. The results are presented in the form of factor of safety or resistance factors suitable for serviceability design of drilled shafts.