混凝土面板开裂情况下堆石坝应力场与渗流场的耦合分析

【目的】研究混凝土面板开裂情况下堆石坝在应力场与渗流场耦合作用下的工作性态,为混凝土面板堆石坝的设计与施工提供参考。【方法】以多孔岩土介质渗透系数与体积应变之间的数学表达式为基础,研究建立了混凝土面板堆石坝应力场与渗流场耦合分析的数学模型,并基于等宽缝隙稳定流的运动规律,推导建立了混凝土面板裂缝的等效渗透系数计算模型。【结果】当混凝土面板发生开裂时,对于堆石体而言,应力场与渗流场的耦合效应是客观存在的。与不考虑耦合效应相比,考虑耦合效应时坝体的垂直位移最大值出现的位置相对偏向坝体下部,且数值增大了5.5%;坝体的水平位移最大值增大了8.9%,其分布规律也发生了较明显的变化;坝体内渗流自由面明显上升,渗流水头有所增大,同时坝体的单宽渗透流量增加了15.1%。【结论】在混凝土面板开裂情况下,堆石体内应力场与渗流场的耦合效应是客观存在的,因此,考虑耦合效应的计算结果更为合理、可靠。     

渗流场对麻崖子隧道开挖影响数值分析

隧道开挖改变了原岩应力场和地下水渗流场的分布,渗流场的改变会引起围岩应力场的改变,而围岩应力又会反过来影响岩体的结构,改变岩体的渗流特性.渗流场和应力场的相互作用,使围岩稳定性降低,严重时会造成围岩坍塌等灾害性事故.本研究根据工程实际对麻崖子隧道进行了考虑渗流效应下的开挖分析.结果表明:研究得到了隧道开挖后围岩应力场、孔隙水压力、位移场的分布情况,并给出了相应的施工建议.鉴于隧道设计施工过程中考虑渗流效应是有必要的,故模拟结果对于山岭富水地区隧道设计、施工及防排水设计有一定的指导意义.     

考虑降水渗流效应的土钉-桩锚支护结构深基坑数值分析

根据邯郸某基坑工程实例,采用FLAC3D数值分析软件建立了考虑应力场-渗流场动态耦合作用的三维数值模型,揭示了基坑支护结构内力、位移及坑外地表沉降随降水过程的变化规律,探讨了地下水位变化对基坑稳定性的影响。研究成果对类似的深基坑工程具有一定的借鉴价值。     

流固耦合作用下引洮7~#隧洞开挖过程中的数值模拟分析

以甘肃历史上最大的水利工程引洮供水工程一期总干渠7#隧洞为工程背景,在考虑应力场与渗流场耦合作用下,利用ABAQUS有限元程序,建立有限元渗流模型,对隧洞埋深在200m处的含水疏松砂岩地段的围岩开挖过程进行模拟分析,得出引洮7#隧洞在开挖过程中围岩径向变形规律与特征,径向正应力、孔隙压力分布及变化规律,为隧洞的早日贯通及正常运营提供技术支持,对保证工程安全和节省投资具有积极意义.     

套损防控预警系统研究及应用

油田套管损坏原因包括油藏地质和工程技术2大因素。大庆油田套损机理研究工作从未间断，已经取得了一定成果。但是，套损机理研究存在局限性和独立性，且大多是定性研究，其推广应用范围受到限制。从地质储层渗流与变形耦合作用机理出发，以地质建模软件PETREL和数模软件ECLIPSE为基础，利用数值模拟的油藏压力场结果，依据流固耦合原理，将压力场结果导入到应力场计算中，得到开发过程中地应力的动态变化，根据地应力场的分布情况确定套管的受力状态，并建立套损力学判据，判断套损是否发生以及发生套损的部位，给出套损防治信息，以便采取措施，为套损防治提供理论指导。     

二维土石混合体中渗流场的模拟与计算

采用子域法分析土石混合体渗流场的渗流运动,通过编制有限元子域法计算程序建立子域法有限元模型,对二维土石混合体中的渗流场进行模拟和计算。结果表明:石块布置方式、石块数量和石块位置对土石混合体渗流场的平均渗流速度(饱和导水率)均存在不同程度的影响。     

裂隙岩体洞室开挖力学特性研究

在裂隙岩体中进行洞室开挖,由于开挖卸荷,引起明显的应力重分布,二次应力场在其切向主要表现为加载,而径向表现为卸载,造成洞周围岩力学特性发生改变.本文将结合一个具体实例建立裂隙岩体地下洞室围岩几何模型,讨论由于洞室开挖的卸荷作用而导致围岩力学特性的改变,为研究裂隙岩体的渗流应力耦合提供理论基础.     

相互作用网络耦合关系对其鲁棒性的影响

通过构造带有调控参数α的耦合网络模型,改变两个网络耦合顶点之间的度匹配性,研究了两个相互作用耦合网络在耦合关系变化、节点随机失效情况下的级联失效行为及其鲁棒性.在对两个耦合无标度网络的研究中发现:随着α的减小,渗流阈值pc也逐渐减小,鲁棒性随之增强;存在临界值αc,当ααc时,网络渗流呈现二阶相变,而当ααc时,呈现一阶相变.然而,在对两个耦合随机网络的研究中发现,参数α对渗流阈值的影响相对较小.     

川东北元坝区块裂缝对渗流场的影响分析

针对元坝地区含裂缝储层,在充分考虑含裂缝储层裂缝孔隙度、渗透率以及真实天然气物性的基础上,分别建立含45°倾斜裂缝、水平裂缝和垂直裂缝有限元模型,利用Comsol Multiphysics软件对含裂缝储层模型渗流场进行计算,得到含裂缝储层中近井壁的渗流场分布规律。从中进一步研究不同裂缝对基岩渗流速度的影响程度。研究得出:含裂缝储层渗流场中,在裂缝穿过的地层中,等压面上的压力弱有变化,表现为光滑等压面有折断趋势,相同的压力在裂缝更靠近井底。裂缝对基岩内渗流场分布影响并不大,但裂缝内的渗流速度相对于基岩内渗流速度有数量级上的变化,会显著的增加单井产量。因此在低渗地层尽量利用贯穿裂缝或人工造缝提高地层导流能力。     

农机制动器温度智能检测装置与控制系统

制动器处于一个复杂的多场耦合作用环境,主要影响制动性能的是温度场和应力场耦合效应。基于此,利用微电子新技术开发一种制动器温度智能检测装置及控制系统,其具有实时监测摩擦片温度,以及过热报警功能,可提高制动器的使用效率和安全稳定性。     

基于神经网络与有限元法相结合的初始地应力场反演分析

目前,对于初始地应力场的测试主要采用现场直接量测法,而采用神经网络与有限元法相结合的反演分析法越来越成为了一种有效途径.结合广东第五抽水蓄能电站工程实例,利用神经网络与有限元分析相结合的方法,以及BP神经网络结构和ADINA三维有限元模型建立岩体参数、边界条件与地应力场的映射关系来反演初始地应力场.模拟计算与实测结果的对比表明：采用该方法进行初始地应力场的反演计算是可行的,计算结果是合理的,对类似工程具有一定参考价值.     

多因素对高温隧洞稳定性的影响

【目的】研究洞室围岩温度场扰动对洞室地层热力学平衡和围岩热物理力学性能的影响,为隧洞设计与施工提供参考。【方法】通过建立地下隧洞几何模型和洞内环境热力学模型,针对新疆某高温隧洞,根据实测洞内环境温度及围岩温度,应用 ANSYS 有限元程序,对不同施工工况下围岩的温度场变化进行模拟,深入研究温度场下隧洞的埋深、围岩类别（Ⅲ、Ⅳ1和Ⅳ2类）等不同状况对隧洞围岩稳定性的扰动规律。【结果】大量系统的数值试验表明,在影响高温隧洞围岩稳定性的各因素中,温度和围岩类别是影响围岩温度应力的2个主要因素。初始温度场的温度越高或温度差越大、围岩类别越好,围岩的温度应力越大;洞室埋深的增大对围岩二次应力场及围岩位移场均有显著影响。【结论】得到了温度 、温差、围岩类别、埋深对高温隧洞稳定性的量化影响规律,对于高温隧洞问题,可参考上述规律并结合工程实际进行综合分析。     

鞍山市大孤山黄岭子排岩场复垦技术研究

以鞍山市大孤山黄岭子排岩场斜坡为对象,开展了复垦技术的研究,重点采用工程措施,包括降坡、坡表面水平沟开挖、回填改良营养土、种植适宜排岩场生长的植物、施用苗木保护高效吸水树脂等,达到全面绿化排岩场斜坡的目的。     

鞍山市铁矿山排岩场生态环境治理方案与技术方法研究

在综合分析了鞍山市铁矿山排岩场生态环境特征的基础上,进行了矿山生态环境治理适应性分析。在总结以往矿山环境治理经验的基础上,提出了铁矿山排岩场生态环境治理所采取的治理方案和技术方法。     

基于粒子群组合神经网络的原岩应力预测研究

【目的】建立原岩应力准确预测方法,为岩石力学研究及地下岩土开挖工程设计与施工提供参考。【方法】充分利用区域实测原岩应力数据资料,选取岩石埋藏深度、岩石类别等参数作为原岩应力的评判指标,在分析基于群体智能（GI）的粒子群优化算法（PSO）和BP神经网络算法特点的基础上,提出一种新的组合训练方法,建立了PSO-BP组合人工神经网络模型,并对原岩应力进行实际算例预测。【结果】PSO-BP组合人工神经网络模型整体工作性能优良,研究区域原岩应力场最大主应力、最小主应力、垂直应力的网络输出与目标输出相关程度较高,相关系数分别为0.994 0,0.997 0,0.992 0,该组合模型基本可以预测研究区域原岩应力场的分布规律。【结论】应用建立的PSO-BP组合人工神经网络模型可以进行原岩应力的准确预测,对岩体初始应力研究和地下工程设计具有一定的指导意义。     

焦作矿区土壤对煤矸石中污染组分的吸附解吸试验

以焦作矿区煤矸石和土壤为研究对象,进行室内模拟淋滤实验,检测淋出液中SO2-4、Cl-、总硬度、Cr、Pb、Zn、Mn、Cu、Cd等污染组分的含量以及pH、电导率,分析研究煤矸石在淋滤作用下污染组分的溶出规律以及土壤对污染组分的吸附解吸.结果表明,焦作矿区煤矸石淋出液呈中性偏弱碱性,SO2-4总硬度、Zn、Mn等组分已经出现超标,Cr、Pb 、Cu、Cd则未检出;在淋滤实验前期,风化煤矸石淋出液中的污染组分含量要高于新鲜煤矸石淋出液中的含量,土壤对污染组分有很大的吸附能力,约50%的污染组分被吸附;随着淋滤的进行,煤矸石中污染组分随水淋出的含量迅速下降并逐渐稳定下来,此时由于低浓度淋滤液进入土壤,使土壤中发生了污染组分的解吸,导致淋滤液中污染组分含量升高;土壤对污染组分的吸附解析与pH值、土壤组成类型、土壤中污染物含量、土壤的吸附容量、煤矸石淋出液中污染物浓度等有关.     

灰体腔中场的线性熵研究

研究了与灰体辐射场相互作用的J-C模型中场的线性熵的演化规律,讨论了腔体吸收系数、入射场的光子数分布、热场的平均光子数对场的线性熵的影响.结果表明,灰体辐射场中光场的线性熵依赖于腔体吸收系数、入射场的光子数分布和热场的平均光子数.     

涡旋场的漂移运动

把单粒子模型中粒子导向中心漂移现象推广到磁流体力学和等离子体中去。由磁场的冻结效应引进了磁场的漂移运动的概念。场的漂移运动可以作一般性推广：自然界中在外力作用下任意涡旋场可以产生场的漂移运动。     

反演法确定田间尺度水分运动参数的研究

在广泛开展的灌溉试验过程中,积累了大量的田间土壤含水率测试数据。充分利用这些资料,运用参数反演法求取或者改善土壤水分运动参数对于土壤墒情的监测预报和农田水循环研究具有重要意义。本文以天津农学院农田水循环试验基地2009年度冬小麦返青到收获期实测的土壤含水率为依据,以土壤含水率模拟值与实测值相对误差平方和最小化为目标函数,以文献中获取的土壤水分运动参数变化范围为约束条件,建立了参数反演模型,采用内点法求得了适合于该试验基地土壤特性的水分运动参数。研究结果表明,参数反演可明显提高田间土壤水分模拟精度,合理选择优化初始值和步长缩放因子有助于改善参数的优化结果,比较以相对值误差平方和最小化目标函数和以绝对值误差平方和最小化目标函数,前者可以提高表层土壤含水率模拟精度。