數(shù)值模擬方法在設(shè)計隧道結(jié)構(gòu)和預(yù)測地面沉降中的應(yīng)用

構(gòu)造變形數(shù)值模擬方法可以綜合利用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方法的研究成果,建立和模擬不受時空限制的各種地質(zhì)模型,是現(xiàn)代地球科學(xué)研究的重要方法之一。文章以造山帶、盆地及褶皺的模擬為重點,綜述了數(shù)值模擬方法在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用,總結(jié)了在地質(zhì)構(gòu)造變形研究中進行數(shù)值模擬的2大類方法,分析評價了幾種通用數(shù)值模擬軟件的特點及其在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用;從地質(zhì)模型的建立、力學(xué)模型的建立、計算模型的建立、模擬結(jié)果的分析與評價等方面,分析討論了進行構(gòu)造變形數(shù)值模擬時應(yīng)注意的問題。

為研究常見小型溶洞引起的隧道穩(wěn)定性問題,結(jié)合工程實例,應(yīng)用有限元方法,分析全斷面開挖時,ⅱ類溶洞處于隧道不同位置對圍巖位移和隧道結(jié)構(gòu)受力的影響。結(jié)合實測數(shù)據(jù)對比分析,總結(jié)圍巖位移和襯砌受力變化的規(guī)律和原因。模擬結(jié)果表明,隧底溶洞距離為1m時,仰拱軸力增加21%,其余部分變化微弱;側(cè)壁溶洞距離為1m時,邊墻軸力增加14.8%,其余部分變化微弱;隧頂溶洞距離為1m時,拱頂軸力增加10%,其余部分變化微弱。實測數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果表明,溶洞位置對于收斂值的影響,隧底溶洞>隧頂溶洞>側(cè)壁溶洞,溶洞位置對于沉降值的影響,側(cè)壁溶洞>隧頂溶洞>隧底溶洞。溶洞范圍較小(r2m)或相對距離較遠(l5m)的情況下,襯砌安全系數(shù)滿足要求,可不予處治。

為了解爆炸沖擊波對隧道結(jié)構(gòu)的破壞效應(yīng)[1],采用ale算法對不同藥量tnt爆炸對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進行了分析。結(jié)果表明,隨著藥量的增加,結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力越來越大,最不利位置位于結(jié)構(gòu)的底板。

風工程是土木工程專業(yè)本科生教學(xué)的新興專業(yè)課程,屬于多領(lǐng)域交叉學(xué)科,在教學(xué)過程中存在諸多困難.結(jié)合南京航空航天大學(xué)本科生多年風工程教學(xué)實踐經(jīng)驗,提出基于數(shù)值模擬方法和現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)相結(jié)合的風工程教學(xué)理念,側(cè)重對該教學(xué)理念的主要思路、應(yīng)用范圍、可行性和存在的問題進行探討.

關(guān)于復(fù)雜地層條件中基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)的影響及運營安全意義重大。以某一地鐵建設(shè)工程為研究對象,通過有限元計算模擬的手段,展開基坑的開挖及樁基施工對隧道結(jié)構(gòu)位移及力學(xué)性質(zhì)的影響研究。指出在基坑下部樁基的加載過程中,隧道的應(yīng)力應(yīng)變變化較小,隧道底部應(yīng)力變化最大,其頂部豎向位移最大,且兩側(cè)的水平位移最大。

關(guān)于復(fù)雜地層條件中基坑施工對地鐵結(jié)構(gòu)的影響及運營安全意義重大。以某一地鐵建設(shè)工程為研究對象,通過有限元計算模擬的手段,展開基坑的開挖及樁基施工對隧道結(jié)構(gòu)位移及力學(xué)性質(zhì)的影響研究。指出在基坑下部樁基的加載過程中,隧道的應(yīng)力應(yīng)變變化較小,隧道底部應(yīng)力變化最大,其頂部豎向位移最大,且兩側(cè)的水平位移最大。

人工回灌是控制基坑降水工程引起地面沉降的有效手段,本文以上海地鐵2、4、9號3條地鐵線所圍區(qū)域盛大基坑降水為例,探討基坑降水地下水回灌控制地面沉降的作用機理,并基于下負荷面劍橋理論,建立水-土耦合的地面沉降數(shù)學(xué)模型,預(yù)測基于人工回灌的深基坑工程地面沉降,與實測地面沉降數(shù)據(jù)對比,得到比較符合實際的數(shù)值模擬結(jié)果,真實地反映了基坑開挖、支撐和降水共同作用下的地面沉降,值得基坑降水回灌工程推廣。

單樁荷載—沉降關(guān)系的數(shù)值模擬方法——以樁的荷載傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，考慮樁-土(巖)共同作用，從理論上推導(dǎo)了樁身荷載與沉降關(guān)系的數(shù)值模擬的迭代模型。通過數(shù)值模擬分析得到樁頂?shù)膒-s曲線，可做為確定樁的承載力的依據(jù)。經(jīng)過對工程實例的計算與實測對比分析，證明...

在模擬鑄鐵凝固過程中，提出了新的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀傳熱相耦合的模型．從而能較合理地預(yù)測鑄件內(nèi)部的凝固速率、變形狀態(tài)及應(yīng)力分布．

巖屑回注技術(shù)經(jīng)濟環(huán)保,但其發(fā)展時間較短且漿液流變學(xué)性質(zhì)復(fù)雜。為探究漿液與地下水流動系統(tǒng)的相互作用,開發(fā)模擬器,建立孔隙/裂隙介質(zhì)中賓漢流體型漿液的巖屑回注三維全隱式積分有限差分模型,通過流體狀態(tài)方程編程實現(xiàn)其運移模擬。模擬器綜合考慮了漿液的非牛頓流動過程,漿液與水的混合流動過程,漿液與水混合流體的沉淀與稀釋過程,沉淀對地層孔隙度、滲透率的影響。從而實現(xiàn)對三維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非均質(zhì)孔隙/裂隙介質(zhì)中的漿液運移情況的數(shù)值模擬,在不同巖性、漿液性質(zhì)、注入條件下,分析漿液運移規(guī)律、地層壓力分布、蓋層封閉性,預(yù)測回注儲量,確定最優(yōu)回注方案,評估潛在風險。通過理想模型展示模擬器功能,發(fā)現(xiàn)漿液在停注期產(chǎn)生大量沉淀堵塞地層,因而間歇回注會使得地層壓力激增而更快達到破裂壓力。實際工程中應(yīng)特別注意短周期間歇注入對地層的損害。

通過分析巖石力學(xué)數(shù)值模擬方法在采礦工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀,從技術(shù)層面、經(jīng)濟價值層面以及教學(xué)實踐,即人才培養(yǎng)層面三個層面對巖石力學(xué)數(shù)值模擬方法的具體選擇與應(yīng)用進行細致的討論。由于采礦工程在造價和穩(wěn)定性程度等方面區(qū)別于其他工程,因此選擇一個對的方法是極其重要的,這種方法要求達到巖石力學(xué)中數(shù)值計算的精準度下限,同時又因為數(shù)值模擬方法本身存在著誤差,因此選擇一個在上限與下限之間的方法是我們的目標。數(shù)值模擬的精準度與技術(shù)投入、經(jīng)濟投入和人才投入都有一定的關(guān)系,因此我們從這三方面來具體探討巖石力學(xué)方法的選擇與應(yīng)用。

有發(fā)展前途的隧道結(jié)構(gòu)和施工方法

有發(fā)展前途的隧道結(jié)構(gòu)和施工方法

爆炸波影響地下結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬方法——采用動力有限元，利用特有的爆炸單元直接計算炸藥在巖土介質(zhì)中爆炸、爆炸波傳播及遇到地下洞室對其產(chǎn)生影響的全過程，并針對某現(xiàn)場大型地下洞室抗爆試驗，利用數(shù)值模擬，分析計算與現(xiàn)場爆炸、地質(zhì)、洞室支護等條件相同情況...

給出了一種適用于計算建筑結(jié)構(gòu)非定常繞流風場的大渦數(shù)值模擬算法.該算法基于有限差分法,采用曲線坐標結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,能精確描述形狀復(fù)雜的物面邊界,為下一步準確模擬含有因結(jié)構(gòu)受風變形所致運動邊界的繞流場奠定了基礎(chǔ).該算法采用投影法解耦納維-斯托克斯方程中的壓力和速度,對非定常流場的時間步進采用二階adams-bashforth方法.采用同位網(wǎng)格以減少計算所需內(nèi)存,為了平抑同位網(wǎng)格下中心差分格式導(dǎo)致的固有壓力波動現(xiàn)象,計算對流速度時采用rhie-chow動量插值方法,利用編制的曲線坐標系下大渦模擬數(shù)值計算程序,對德州理工大學(xué)(ttu)建筑足尺模型繞流風場進行了模擬,所得結(jié)果與現(xiàn)場實測和風洞試驗結(jié)果進行了比較.結(jié)果表明,本文算法是建筑結(jié)構(gòu)非定常繞流風場數(shù)值模擬的有效方法.

螺栓連接廣泛存在于航空、航天以及武器等工程實際結(jié)構(gòu)中。對剪切式8.8級準6螺栓螺栓連接結(jié)構(gòu),利用50t結(jié)構(gòu)試驗機,研究一種典型螺栓連接結(jié)構(gòu)的非線性靜力學(xué)行為。實驗設(shè)計了整體對比試驗件、研究型試驗件,其中整體對比試驗件用于分析、量化試驗及材料性能的分散性及消除端部效應(yīng),研究型試驗件用于研究螺栓連接結(jié)構(gòu)的非線性靜力學(xué)行為及非線性力-位移內(nèi)蘊關(guān)系。通過實驗研究,初步建立剪切式螺栓連接件唯象等效模型,將獲得該模型推廣應(yīng)用至一種典型螺栓連接結(jié)構(gòu)的連接單元簡化數(shù)值模型。最后,將螺栓連接結(jié)構(gòu)簡化計算結(jié)果同試驗、精細模型結(jié)果進行了對比分析,驗證了使用連接單元對螺栓連接結(jié)構(gòu)進行簡化有限元數(shù)值模擬的有效性。

頂管施工引起的周圍土體變形會對鄰近的建筑物造成危害,文章分析了頂管施工對周圍土體的擾動機理,并以合肥地區(qū)某工程實例為背景,通過建立三維有限元模型,對頂管施工引起的地面沉降及其影響范圍進行數(shù)值模擬分析,供該地區(qū)類似的工程參考。

以天津津濱輕軌天津站站———七經(jīng)路站盾構(gòu)施工區(qū)間工程為對象,采用三維有限元方法,對在多條鐵路軌道下長距離盾構(gòu)掘進過程引起的地表變形進行數(shù)值模擬.根據(jù)模擬結(jié)果,詳細分析盾構(gòu)穿越導(dǎo)致的沿盾構(gòu)方向和垂直于盾構(gòu)方向的地表沉降,得出盾構(gòu)施工各階段的地表沉降規(guī)律,研究盾構(gòu)掘進對地表的擾動范圍,分析先施工隧道和后施工隧道對地表沉降的貢獻差異,并探討對鐵路荷載的影響.計算結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果吻合較好.

掌握結(jié)構(gòu)周圍風場及其特性,是開展建筑結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計的基礎(chǔ)。結(jié)合流線迎風petrov-galerkin(supg)穩(wěn)定化方法和三步流體有限元方法,提出一種適用于模擬結(jié)構(gòu)周圍風場的高雷諾數(shù)風流動的大渦模擬方法(les)。將亞格子運動方程弱解形式與supg穩(wěn)定項相結(jié)合進行有限元空間離散,對時間離散采用高精度的顯式三步有限元方法,壓力場通過求解泊松方程得到。結(jié)合節(jié)點濾波函數(shù)和廣義箱式濾波函數(shù),發(fā)展了一種基于非結(jié)構(gòu)化有限元網(wǎng)格的簡潔、快速的空間濾波技術(shù),該技術(shù)可使動態(tài)亞格子模型(dsgs)計算時儲存量低且計算量小。所提方法可對建筑結(jié)構(gòu)周圍風場進行穩(wěn)定、快速和精確的數(shù)值模擬,是分析結(jié)構(gòu)周圍風場特性和結(jié)構(gòu)風荷載的有效工具。算例中,應(yīng)用建設(shè)的動態(tài)亞格子模型(dsgs)模擬立方體建筑周圍風場(雷諾數(shù)為420000),并對平均風場和瞬時風場在流線、速度場、壓力場和渦量場等方面進行了分析,詳細闡明了建筑物表面(三維)大尺度渦結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)數(shù)值可視化。

ii abstract landsubsidenceisanenvironmentalgeologicaldisastercausedbyexcessivelypumping groundwater,resultinginaslowandunevenreductionofgroundelevation.itiswidely distributedinmajorcitiesinchina.accordingtoincompletestatistics,therearemorethan50 citieswithlandsubsidencedisastersinchina.inrecentyears,withtheaccelerationofthe processofurbani

沙盤模擬因其直觀、實戰(zhàn)等特點廣泛應(yīng)用于管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)中,房地產(chǎn)項目是房地產(chǎn)公司的主要運營方式,房地產(chǎn)教學(xué)可以運用沙盤模擬來實現(xiàn)對整個房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營與管理的模擬。

以正在修建的映日公路改建工程耿達隧道為背景,利用隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測所得的圍巖及支護間壓力量測數(shù)據(jù),結(jié)合有限單元法對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力情況進行數(shù)值模擬分析,對隧道安全性作出評價,使之有助于隧道的設(shè)計與施工。