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两种计算软件对清江水布垭工程数值分析的比较

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一、两种计算软件对清江水布垭工程的数值分析比较(论文文献综述)

刘刚[1](2020)在《基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究》文中指出泄洪雾化是水利工程高速泄洪时出现的一种水气弥散现象,伴随泄洪雾化产生的强风和强降雨会对水电站正常运行、边坡稳定、交通安全等造成较大危害。我国的高坝枢纽工程往往具有高水头、大流量、窄河谷、高边坡等特征,许多指标位居世界前列,泄洪伴生的雾化问题尤其突出,使得泄洪雾化安全防护的难度大为增加。对泄洪雾化展开研究,构建复杂泄洪环境下的精准预测模型、定量分析各因素对泄洪雾化的影响、探究泄洪过程中水气的运移规律,对推动我国高坝枢纽泄洪雾化研究从经验走向科学,保障重大水利水电工程建设及长期安全高效运行具有十分重要的工程现实需求及科学理论价值。相较于原型观测、物理模型试验、理论分析计算等方法,数值模拟方法具有经济高效、不受模型相似率限制、对原型观测数据依赖度低等优势。本文基于水气两相流理论,采用数值模拟方法围绕泄洪雾化的数学描述、参数界定、数值求解以及水气运移规律展开。基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型,研究了泄洪雾化数学模型的数值求解方法及技术,并编写了相应的有限元计算程序,根据数值模拟的需要,提出了考虑掺混程度影响的水气两相混合流体动力粘滞性模型,利用水布垭电站泄洪雾化原型观测数据对数学模型进行了验证,并定量分析了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对泄洪雾化的影响。主要研究内容如下:1)基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型。该模型由水气两相流体总的的质量、动量守恒方程,气的动量守恒方程,水的质量守恒方程以及雾雨转化公式组成,能够对不同消能型式下的泄洪雾化过程进行描述。通过混合流体的质量守恒方程可导出流体压力求解方程,实现了压力的直接求解,提高了数值求解过程中的稳定性及收敛性。描述气体运动的动量守恒方程包含了水气相间作用力的影响,能够对水、气运动的差异性进行较为完备的描述。通过水的质量守恒方程导出浓度传输方程,结合雾雨转化公式能够实现泄洪雾化降雨强度的预测。2)采用有限单元法,研究了泄洪雾化数学模型的求解方法及求解技术,发展了大型高度非线性偏微分方程组的数值求解方法,提高了数值求解泄洪雾化过程中的数值稳定性及收敛性,实现了泄洪雾化过程的数值模拟。在泄洪雾化数值求解中,采用有限单元法对泄洪雾化数学模型中的偏微分方程组进行空间离散,利用大涡模拟方法(LES)对泄洪雾化中的湍流进行处理,寻求合适的压力-速度耦合求解策略以保证数值求解的稳定性及收敛性,避免了传统商业软件因求解难题而进行的简化,进而编写了三维有限元计算程序并对程序正确性及有效性进行了考证。3)开展了水气两相混合流体动力粘滞性试验测试研究,发展了一种适用于水气混合流体的动力粘滞性测试方法,测试了不同掺气量及掺混程度下的水气混合流体动力粘滞性,进而推导了包含掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型。采用物理试验与数值模拟相结合的手段,通过试验测试物体在混合流体中运动时所受的粘滞力,结合数值模拟得到物体在不同粘滞性流体中所受的粘滞力,建立试验测试与数值模拟间的相关关系,进而实现水气混合流体动力粘滞系数的测试。推导了考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型并分析了掺气量及掺混程度对水气混合流体动力粘滞性的影响:当掺混程度较大时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈先增加后减小的变化趋势,当掺混程度较小时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈线性减小的变化趋势。水气两相混合流体动力粘滞性相关的研究为数值模拟泄洪雾化提供了参数支撑。4)采用本文的泄洪雾化数学模型,成功实现了水布垭电站泄洪雾化的三维仿真计算模拟,结合水布垭电站泄洪雾化监测资料,对模型计算结果的正确性及有效性进行了验证,在此基础上,研究了泄流量及闸门组合方式对电站泄洪雾化的影响。通过与水布垭电站泄洪雾化原型监测数据的对比分析表明,数值模拟方法对泄洪雾化过程中的风速及降雨强度具有较好的预测能力,其中,风速的预测偏差在±15%以内,降雨强度的预测偏差在±20%以内。水布垭电站泄洪雾化过程中的风速及降雨强度均随着泄流量的增加而不断增大,但在变化趋势上又有所不同:泄流量较小时,两者均随泄流量增大呈线性增加关系,而泄流量增大到一定值后,最大雾化风速的增速逐渐放缓,最大雨强却随泄流量增大呈指数增加趋势。5)通过对水布垭电站泄洪雾化进行仿真模拟,研究了泄洪雾化过程中的水气运移规律。结果表明,泄洪过程中水气运动受地形约束较为明显,从近地表水气运动来看,水气在局部受阻挡区域易形成“回流”现象,并沿障碍物爬升;远离地表以后,不同高程平面内的水气既有向上也有向下运动的区域,呈现一定程度的跃动现象;当高程达到一定高度后,水气运动方向均向下,表明水雾不会上升至这一高程。根据水、气运动过程中的压力分布及水气运动方向,可将泄洪雾化分为三个区域,即:水气掺混区、水雾生成区和水雾扩散区。在水气掺混区,水体中的压力小于外界气压,大气中的空气通过掺气设施、水体表面不断掺进水体,形成水气掺混流体;当掺气水流落入下游河道时,水体内压力迅速增加,水中气泡大量逸出,气泡破裂产生许多微小雾滴,形成水雾;在水雾扩散区,水体中逸出的气体不断向高空及下游河道方向运动,并“裹挟”雾滴运动,从而形成常见的雾化现象。6)针对溢洪道挑流消能方式,计算研究了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对雾化风速、降雨强度时空分布的影响。结果表明,河谷宽度对雾化风速的影响较为显着,河谷越窄,水雾沿河道传播的距离越远,近坝区的雾化强度越大;本研究中,当河谷宽度增加五倍时,泄洪稳定时近坝区的雾化风速降幅可达到一半以上。初始下泄流速对雾化风及雾化降雨的影响各不相同,当初始下泄流速大于5 m/s以后,初始下泄流速的增加并不会引起近坝区雾化风速的显着增大,而是受雾化风影响的范围显着增大;近坝区雾化降雨强度则随着初始下泄流速的增加而不断增加,基本呈指数增加趋势。下游水深的增加对减小泄洪雾化风速是有利的,在本研究中,下游水深每增加1 m,泄洪稳定时的雾化风速则减小0.2 m/s左右;下游水深对水舌落点处河道底板所受的压力影响较大,水深越深,泄洪达到稳定时引起的河道底板压力增量越小,当下游水深深度合适时,泄洪引起的河道底板压力增量为零。

姜耀飞[2](2020)在《典型复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律与锚固机理研究》文中提出天然岩体是由岩块和结构面共同组成的二元结构体,即由岩块和各类型结构面比如裂隙、节理、层面、断层等组成的复杂结构体。结构面的存在使得岩体具有差异性结构特征,加剧了岩体力学特征及稳定性研究的复杂性。尤其是复合层状结构岩体,由于岩层层面两侧岩石性质不同,其力学特征与稳定性与一般岩体相比更为复杂。而复合层状岩体在我国鄂西地区分布广泛且具有潜在灾害性,故致力于复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律探索,进而开展加锚复合层状岩体结构面的锚固机理研究具有重要的科学意义及工程应用价值。目前,学者们对岩体结构面的研究主要集中于上下两盘岩性相同的结构面,而对上下两盘岩性不同的复合层状岩体结构面研究较少,对加锚复合层状岩体结构面的锚固机理研究报道不多。鄂西地区广泛分布着软硬互层结构的复合层状岩体地层,其特殊复杂的岩性和结构特征导致鄂西区域内的巴东等地频繁受到地质灾害严重侵扰,故选取具有典型代表的巴东等地的复合层状岩体结构面作为重点对象进行研究,揭示典型复合层状岩体剪切破坏演化规律和锚固机理。鉴于复合层状岩体结构面剪切性质及其加锚后锚固机理研究对工程的重要性,以及针对目前研究的不足,本文结合工程地质分析、理论分析、室内试验及数值试验等方法,主要开展了以下研究:分析鄂西区域复合层状岩体空间分布特点与岩体结构特征,获取典型复合层状岩体结构面壁岩性质及壁岩表面三维形态特征数据。以复合层状岩体结构面为研究对象开展室内直剪试验以及数值平行试验,考虑不同壁岩强度组合和多级法向应力因素,探讨复合层状岩体结构面剪切破坏面积、垂直向剪切破坏深度、裂纹类型和破坏数量及能量等宏细观指标的演化特征,从宏细观角度分析复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律。在此基础上,基于相似比理论建立加锚复合层状岩体结构面相似模型,考虑不同壁岩强度组合、不同法向应力等因素,基于剪切试验分析壁岩破坏特征及锚固体系失效模式,探讨锚杆变形与壁岩强度的关系。分析各类型裂纹数目、能量值、颗粒旋转角度及孔隙度等指标随着剪切过程的演化规律,讨论锚杆倾角对剪切特性的影响。从宏细观角度研究加锚复合层状岩体结构面锚固机理。在马崖高边坡复合层状岩体结构特征分析的基础上,基于FLAC3D 5.0对边坡长期蠕变变形特征进行分析,并与实际工程监测数据进行对比验证分析,评价锚固马崖高边坡长期稳定性。基于上述研究取得了以下成果:(1)基于室内试验从宏观层面揭示了复合层状岩体结构面剪切破坏规律(1)研发了用于室内直剪试验的岩体结构面试样安装装置。设计了一种适用于多尺寸不规则结构面试样的便携式直剪仪试样固定装置,优化了结构面试样的安装程序。通过固定装置安装结构面试样后放置于外剪切盒内,可弥补传统制样及安装试样方法需耗费大量时间、材料以及不易确保结构面水平等缺陷,缩短了试验周期及降低了材料浪费,达到了安装多尺寸结构面试样及环保快速试验的目的。(2)揭示了复合层状岩体结构面宏观剪切破坏规律。基于14组天然复合层状岩体结构面试样开展了0.1、0.2、0.3、0.4MPa共四级法向应力及0.4MPa法向应力下三次重复剪切的室内直剪试验。在四级法向应力下,随着法向应力增加复合层状岩体结构面剪切强度递增;壁岩表面剪切破坏面积不断扩大,且上盘剪切破坏面积大于下盘。在三次重复剪切试验中,抗剪强度逐渐降低且随着剪切次数增多下降趋势变缓;壁岩表面剪切破坏面积继续增大,其增加速率弱于四级法向应力下的增长速率,上盘壁岩表面剪切破坏面积始终大于下盘。比较分析认为,对于所研究的典型复合层状岩体结构面试样而言,壁岩表面剪切破坏面积大小与岩性强弱关系较大,复合层状岩体结构面壁岩性质差异越大,两侧壁岩表面剪切破坏面积差异越大。同时复合层状岩体结构面破坏规律也受到表面形态影响。(2)基于PFC程序探讨了模型建立方法及剪切应力监测方法(1)探讨了PFC细观参数校核及复合层状岩体结构面建模方法。由于PFC中宏细观参数的对应关系较为复杂,因此开展单因素试验探讨了结构面细观参数对宏观参数的作用规律,分析认为结构面细观参数sj_fric与结构面基本摩擦角呈正切关系,细观参数sj_kn和sj_ks分别与结构面法向刚度和切向刚度呈正相关;并利用神经网络方法通过对76组参数进行学习及5组参数的验证对比,建立了4-5-6的神经网络模型,用以校核壁岩细观参数。本文天然复合层状岩体结构面为非吻合结构面且两侧壁岩性质不同,利用FISH语言二次开发实现了快速建立非规则数值模型,并给出了天然复合层状岩体结构面数值建模步骤。(2)基于PFC数值直剪试验提出了一种剪切应力监测方法。PFC数值直剪试验中,初始力通常被现有监测剪切应力方法忽略,导致监测结果存在问题。因此提出了一种剪切应力监测新方法,将监测所得左右墙合力与结构面面积的比值作为剪切应力。对锯齿角度为0°、15°和30°的锯齿形结构面以及JRC=5.8、10.8和14.5的Barton标准结构面开展了数值试验,监测结果与经典理论模型计算结果以及和室内直剪试验结果进行了对比分析,表明新方法监测结果与经典模型计算结果和室内试验结果均具有较高的一致性,尤其针对低法向应力或低粗糙度系数的结构面直剪试验时该方法具有优势。(3)基于数值试验从细观角度揭示了复合层状岩体结构面剪切破坏规律(1)基于室内试验与数值试验对比验证了数值方法的精确度。对比分析结果认为:室内和数值试验得出的F1#4组、F2#1组及F3#4组结构面峰值抗剪强度的误差分别为4.7%、2.3%和-4.2%。在壁岩表面剪切破坏面积百分比对比方面,室内和数值试验得出的F1#4组、F2#1组及F3#4组结构面上盘剪切面积百分比误差分别为-7.5%、-6.9%、6.5%,下盘剪切面积百分比误差分别为-3.8%、-3.7%、3.4%。故认为数值试验与室内试验具有较高的一致性。(2)揭示了复合层状岩体结构面细观剪切破坏规律。分析数值试验结果认为:在壁岩垂直向破坏深度特征方面,上盘壁岩破坏早于下盘壁岩,且深度比下盘大;在裂纹破坏类型及特征方面,随着剪切位移增加系统剪裂纹和拉裂纹数目均增加,且系统剪切裂纹数目及增长速度远大于拉裂纹,上盘中裂纹数目占据了系统裂纹较大部分;在能量演化特征方面,系统及上下盘应变能由非零持续增加,且上盘中应变能比下盘大,当剪切应力达到峰值之后,系统及上下盘应变能大小保持相对稳定,大部分摩擦能在结构面处产生,少部分摩擦能产生于壁岩中裂纹处。(4)基于室内试验从宏观角度揭示了加锚复合层状岩体结构面锚固机理基于相似比理论建立了加锚复合层状岩体结构面相似模型,由室内直剪试验可知:锚杆锚固能够增加复合层状岩体结构面抗剪强度,主要是增加了结构面当量黏聚力。随着法向应力增高加锚复合层状岩体结构面剪切强度增大。两侧壁岩强度越强,能够配合锚杆发挥越大的抗剪能力;较弱一侧壁岩强度不变,另一侧壁岩强度提高能够提升抗剪强度,但提升幅度有限,抗剪强度受较弱一侧壁岩性质影响较大。以结构面为界,通过理论推导及室内试验验证认为,位于上盘与下盘中的锚杆变形长度之比与上下盘壁岩强度比值的开方成反比。(5)基于数值试验从细观角度揭示了加锚复合层状岩体结构面锚固机理(1)基于数值试验揭示了剪切试验过程中锚杆轴力变化特征。由数值试验结果分析认为,随着剪切位移增大锚杆轴力增大,其作用相当于提高了直剪试验的法向应力;锚杆轴力在结构面处最大,远离结构面时逐渐减小;锚杆轴力基于结构面大致呈对称分布,且上盘中锚杆轴力稍大于下盘对应位置锚杆轴力,离结构面越近差异越大,反之越小。(2)基于宏细观演化指标揭示了加锚复合层状岩体结构面锚固机理。在裂纹类型及数目特征方面,随着剪切位移增大壁岩及砂浆中张拉裂纹数目增多,且大于剪切裂纹数目,且上盘中裂纹数目大于下盘。而锚杆在前期一直处于弹性变形状态,仅在应力应变曲线的末尾阶段产生了极少数张拉裂纹,发生了塑性破坏。在能量特征方面,在弹性应变阶段数值模型储存弹性应变能,上盘储存的应变能大于下盘,并且大于锚杆以及砂浆中的应变能。随着剪切位移增大系统弹性应变能增高但偶尔降低,而摩擦能开始逐步上升。整个剪切试验过程中,壁岩及砂浆等破坏从而消耗了一部分能量而转化为摩擦耗能,而结构面处由于摩擦滑动而占据了系统摩擦能的绝大部分。在颗粒孔隙度特征方面,在上盘或下盘中,以锚杆为界,受压一侧颗粒孔隙度将会降低,而受拉一侧的孔隙度将会升高,随着剪切位移增大其影响范围越来越大。以结构面与锚杆交点为参照点,对称位置处两侧颗粒孔隙度大致呈反对称特征,且对称位置处上盘锚杆左侧比下盘锚杆右侧孔隙度高,上盘锚杆右侧比下盘锚杆左侧孔隙度低,离结构面越近差异越大,反之则越小。共设计了45°、60°、75°及90°四种锚杆倾角的加锚复合层状岩体结构面剪切试验,结果表明当锚杆倾角为60°时锚固体系的整体抗剪强度最大。(3)基于剪切应力变化特点及宏细观演化指标特征划分了演化阶段。壁岩强度与锚杆强度的相对关系不同,锚固体系的破坏模式不同。本文中加锚复合层状岩体结构面上盘壁岩强度相对较小,壁岩断裂造成了锚固体系失效。演化阶段划分为弹性阶段、跌落阶段、屈服阶段、塑性强化阶段、壁岩断裂阶段、残余阶段。(6)评价了典型复合层状岩质边坡长期稳定性马崖高边坡为典型复合层状结构边坡,在长期蠕变变形过程中受到了复合层状结构影响而出现了软硬层不同的变形特征,尤其在水平方向较弱岩层存在挤出现象,其水平方向变形较大。经过对比分析可知数值模拟与实际监测变形结果具有一致性。数值模拟结果表明马崖边坡第180~240月时间段内,TS3点水平方向变形较大,变形范围为-12.35~-12.03mm。变形分析认为边坡整体变形较小,变形速率较缓,整体稳定性良好。

卢红平[3](2020)在《灰岩加卸荷力学特性研究》文中研究说明目前,随着我国水利、交通、矿产、地下安全工程等的建设发展,在地下工程的建设过程中,围岩开挖稳定性的问题日趋重要。围岩开挖时应力发生重分布,其加载与卸荷应力状态较为复杂,岩石力学加载理论方面的成果较为完善,但与实际情况有所出入,岩石卸荷力学理论还有需要完善的地方,加载与卸荷条件下的岩石的力学特性、本构关系等有较大区别。基于此,本文选取水布垭水利枢纽工程地下洞室典型灰岩作为研究对象,采用室内试验、理论分析与数值模拟相结合的方法,开展了灰岩单轴、常规三轴压缩、卸荷试验,研究了加载与卸荷条件下灰岩的强度、变形以及破坏特性,在此基础上推导了相应的本构模型,并以此对依托工程进行了数值分析研究。主要研究内容以及成果如下:1)利用RMT-150C岩石力学系统开展了灰岩的单轴、常规三轴压缩试验,并对加载条件下灰岩的力学特性进行了分析。结果表明:灰岩具有明显的脆性,随着围压增大,表现出脆延性;在线弹性阶段,不同围压下灰岩的弹性模量相差不大;峰值强度、峰值变形、弹性模量、残余强度与围压均为非线性关系;单轴作用下表现出柱状劈裂破坏,三轴压缩作用下为单斜面剪切破坏。2)通过不同卸荷速率下三轴卸荷试验,对卸荷条件下灰岩的力学特性进行了分析。结果表明:在低围压条件下,灰岩更容易产生脆性跌落;卸荷会降低灰岩的强度参数,卸荷比加载更容易让灰岩破坏;随着卸荷速率的加快,其内摩擦角会增大,而粘聚力会随之减小;卸荷试验中表现出张剪性破坏,沿主剪切破坏面周边有许多的张性裂缝,会出现由主剪切面向周边的破碎的现象。3)为反映加载条件下灰岩的应变软化特征以及残余阶段,基于弹塑性理论以及Mohr-Coulomb强度准则,推导了应变软化模型的表达式,与试验结果对比,发现理论模型曲线与试验结果基本吻合。基于灰岩卸荷条件下的力学特性,从损伤力学角度出发,推导了卸荷损伤本构模型,通过试验结果发现,虽然理论模型曲线与试验结果在残余阶段存在一定的偏差,但趋势大体一致,具有一定的合理性。4)根据灰岩的卸荷损伤本构模型,结合FLAC3D软件自带模型的源代码,得到了自定义本构模型的程序,并以此为基础,对水布垭地下厂房洞室开挖进行了数值模拟计算,与实测资料对比发现,数值模拟结果与实测资料具有一致性,表明该模型在实际工程中有一定价值和意义。

刘庚[4](2020)在《含碎石粉质黏土蠕变对桥头北滑坡格构梁变形破坏的影响机制》文中研究说明桥头北滑坡上层堆积体含碎石粉质黏土处于蠕滑阶段,现场调查发现坡体上无锚杆护坡格构梁多个部位出现裂纹,甚至出现个别纵梁、横梁断裂破坏的情况。为了弄清含碎石粉质黏土蠕变对格构梁变形破坏的影响机制,本文以该滑坡上层堆积体含碎石粉质黏土为研究对象,针对传统一维压缩蠕变试验中不允许试样横向变形的不足,改进试验方法,利用改造后的高压固结仪进行了含碎石粉质黏土的压缩蠕变试验,基于该试验数据,通过回归分析选取了适合描述该含碎石粉质黏土蠕变特性的蠕变本构模型;采用FLAC3D软件对滑坡堆积体的蠕滑过程及格构梁的应力与变形过程进行模拟计算;基于上述研究成果,探讨堆积体含碎石粉质黏土蠕变引起无锚杆护坡格构梁变形破坏的内在机制。研究得到的结果如下:(1)采用加载面积小于圆柱体试样上表面的加载方式进行压缩蠕变试验能够克服传统一维压缩试验中不允许试样横向变形的不足。试验结果表明同样的荷载作用下加载面积越小,试样的最终蠕变量越大、蠕变速率越大、蠕变稳定时间越长,且荷载越大这种现象越显着。本文采用的尺寸为220mm×300mm的含碎石粉质黏土原状样,在最大一级荷载250k Pa的荷载作用下,加载面直径为150mm的试样最终蠕变量较直径70mm减小39%,蠕变稳定时间减少24h;而加载面直径为100mm与70mm的试验结果基本相同,说明加载面直径为70mm能够很大程度地降低侧壁对试样横向变形的限制。因此,对于直径为220mm的原状土样,采用70mm直径加载面的试验数据更加准确。(2)含碎石粉质黏土在50~250k Pa荷载的作用下具有明显的衰减蠕变特性,并未进入等速蠕变阶段。采用最小二乘法对蠕变试验曲线进行拟合,广义Kelvin模型和Burgers模型都能较近似地表达土体的蠕变规律,且相关系数均大于0.95,但由于Burgers模型不能准确描述试样加载末期蠕变速率趋于零的变形特点,因此选取广义Kelvin模型能更好的描述本文研究对象含碎石粉质黏土的蠕变特性。(3)数值模拟结果显示,在堆积体蠕变单一因素影响下,蠕变时间到90天时,坡顶第一排横梁与纵梁连接处出现了2.2MPa的拉应力;在堆积体蠕变和雨水淘蚀横梁下方土体这两种因素影响下,蠕变时间到60天时,坡顶第一排横梁与纵梁连接处出现1.8MPa的拉应力。这说明堆积体蠕变足以使格构梁内部产生超出C25混凝土抗拉强度的拉应力,而雨水淘蚀会加速格构梁的破坏。(4)对桥头北滑坡坡面防护采用的无锚杆正方形框格结构的格构梁来说,在滑坡上层堆积体蠕滑过程中,格构横梁承受上方土体推力,并传递给纵梁,纵梁是受压构件,其变形较小,因此横梁两端可以近似地当作固定约束,其受力状态与受竖直向下均布荷载且两端固定约束的超静定梁类似。随着堆积体蠕变变形的增加,横梁上方土体推力会不断增加,并在横梁两端及中央引起较大的弯矩,导致横梁与纵梁连接处以及横梁中央位置会产生超过混凝土抗拉强度的拉应力,进而产生拉裂破坏。由于雨水淘蚀横梁下方土体会导致横梁失去下方土体的支持力,使得横梁在同样大小的上方土体推力作用下变形更大,更易发生破坏。

陈彪[5](2020)在《混凝土面板堆石坝应力变形及动力响应研究》文中进行了进一步梳理混凝土面板堆石坝具备取材容易,结构稳定,施工快速经济,对工程地质硬性条件要求不高等优势,成为坝工建设领域的前景坝型。该坝型主要由堆石体及面板构成,其中堆石体主要用来承重并保持结构稳定,面板主要用作防渗体系。我国目前建成和拟建的混凝土面板堆石坝工程数量庞大,分析其应力应变和稳定性,并对应力变形的影响性进行研究,对准确掌握大坝应力变形特性及变化规律,具有重要的科学价值和实际意义。本论文研究的重点及成果如下:本文以实际工程建设为背景,混凝土面板采用线弹性模型,堆石体在静力及动力分析中分别采用邓肯EB本构模型和Hardin-Drnevich.,V.P模型,采用圆弧法及毕晓普法对坝坡进行稳定性校核,并通过生死单元法模拟坝体施工浇筑过程。通过建立数值模型计算得出坝体在竣工、一起蓄水及二期蓄水三个阶段进行应力变形规律:竣工期最大沉降量在1/2坝高,顺河向上下游最大值在1/4坝高,坝轴向位移最大值对称在中部两侧1/2坝高,坝体底部压应力最大为1.76MPa,坝肩拉应力最大为0.3MPa。一、二期蓄水后应力变形规律同竣工期,但最大值发生位置各有不同。通过超前线性加速法Wilsion-?原理,对大坝在0.2g加速度地震荷载下进行三维非线性动力分析,得出:堆石体绝对加速度由底部向顶部逐渐递增,最大为6.132/sm。坝体在纵向、横河向及顺河向最大位移曲线由底部向顶部逐渐变大,横河向和纵向最大位移在坝顶分别为0.026m和0.032m,顺河向最大位移在下游坝坡接近坝顶为0.055m。

刘思源[6](2019)在《高混凝土面板坝接缝止水结构数值模拟分析及位移变形试验研究》文中研究表明混凝土面板堆石坝是以堆石为支撑主体并将设置在上游迎水面的混凝土面板通过周边缝与趾板连接形成防渗结构的一种坝型,由于该坝型具有安全可靠、经济节省和适应性良好的特点,在高地震烈度区、深厚覆盖层、软岩地基和高陡边坡等复杂严酷条件下的坝型方案比对过程中,混凝土面板坝往往脱颖而出成为优选坝型。我国自20世纪80年代引进现代碾压施工技术修建第一座混凝土面板堆石坝工程,至今已有30多年的历史,筑坝技术、设计理论虽然起步较晚,但是发展迅速,成果斐然。目前,我国混凝土面板堆石坝的技术难度、工程规模、最大坝高等均位于世界前列,200m级高面板坝建设技术和施工设备已趋成熟,正朝着300m级特高面板坝发起挑战。对于混凝土面板堆石坝而言,面板是大坝挡水防渗的首道屏障,其中面板接缝的止水结构是大坝挡水防渗的关键设施,保证接缝止水结构的安全可靠,是混凝土面板堆石坝的重要研究内容。考虑高混凝土面坝堆石坝的接缝位移大变形的特点和高水头的荷载作用,对高混凝土面板坝止水结构性能进行研究,并积极探索高效可靠的新型止水结构型式,本文主要研究内容及所得结论如下:(1)介绍了混凝土面板堆石坝的发展历程和国内外研究现状。简要阐述了接缝止水技术的研究进展,接缝止水材料的研发应用,以及动态稳定止水新理念的内涵,在分析国内外具体工程案例和科学研究的基础上,考虑高混凝土面坝堆石坝的接缝位移大变形的特点和高水头的压力荷载,积极探索高效可靠的新型止水结构型式;(2)针对以往开展的波形止水带及支撑橡胶棒的承载能力均局限于试验研究的现状,采用有限元数值模拟的方法,利用ABAQUS软件对波形橡胶止水带进行数值模拟分析。计算不同工况条件下止水带承受接缝三向位移变形的能力和极限水压承载能力,对于直线段波形橡胶止水带,当支撑橡胶棒直径为100mm时,在工况I和工况II下都能承受不小于2.5MPa水压;对于拐角段波形橡胶止水带,为了保证支撑橡胶棒不掉进接缝,其直径临界值为140mm,在工况I和工况II下都能承受不小于2.5MPa水压,并根据面积等效原则,建议采取三根100mm直径橡胶棒绑扎在一起的构造型式;(3)针对传统锚固型止水盖板施工质量难以保证、现场安装固定工艺复杂、严寒地区受冰冻拉拔破坏显着的缺陷,提出一种利用胶粘剂粘接于混凝土表面的新型止水盖板结构,开展室内模型试验。结果表明,改性环氧涂料与新型盖板的粘结性能高于YEC环氧涂料11.8%38.6%,高于SK聚脲涂料34.8%53.4%,剪切位移是新型盖板承受接缝三向位移变形的控制工况;选用改性环氧涂料为胶粘剂且设置接缝剪切位移50mm、沉降位移100mm、张开位移50mm的工况条件,虽有盖板凸起与胶体粘结面松动和撕开,盖板边缘处有轻微变形的现象,但是对盖板止水效果没有影响,整体新型盖板止水结构没有破坏。

靳宝萍[7](2019)在《水布垭电站地下洞室群围岩稳定性评价与地下水渗漏分析》文中研究表明在较为坚硬地层中,岩体由于结构面的存在被分割成不同形状的空间岩块。在天然状态下,各形状的空间岩块保持原有的静力平衡状态。当对边坡或地下洞室进行开挖等扰动后,使其临空面上的部分岩块打破原来的静力平衡状态,从而导致部分岩块首先沿结构面滑动,然后引起链式反应,进而影响整个岩体工程的安全。由于地下洞室处于较为复杂的地质环境中,研究难度较大,因此关于地下洞室围岩稳定性的分析研究内容较少。目前,地下洞室围岩稳定性定量分析主要基于Unwedge软件,该软件仅能计算地下洞室各结构面切割形成不同块体的规模及稳定性,但具体的位置无法确定。本文以水布垭水电站地下洞室群为研究对象,借助以往地下洞室的地质编录图及现场的地质调查,利用块体理论对地下洞室进行稳定性评价,确定洞室块体具体的位置及破坏方式,为支护提供合理意见。在各洞室的地质调查结果基础上进一步分析水电站地下水的渗漏,通过对地下水监测点与各平洞的测压管多年来的数据进行分析,确定水电站各区域地下水渗漏情况,从而寻找其渗漏原因,进而采取措施减少渗漏的发生,确保水电站的长期安全运行。具体研究内容及成果如下:1)结合块体理论以及现场地质调查分析各洞室围岩稳定性,确定该区域地下洞室局部破坏共存在三种方式:洞室岩体由结构面切割形成不稳定岩块,进而发生破坏,该类型只存在地下厂房1#施工支洞;同时在该支洞还存在由于缓倾岩层面被区域裂隙面切割,在开挖形成临空面的作用下造成洞室坍塌;广泛分布于各洞室的由于渗水造成的脱皮掉块现象。2)根据洞室现场出现的塌方现象,确定地下厂房1#施工支洞由T9、F3、T7结构面组成的4号关键块体位于洞室顶部,处于不稳定状态,可能发生掉块现象;洞室还存在由于缓倾岩层面被区域裂隙面切割,在开挖作用下形成临空面,进而造成洞室坍塌现象。利用这一区域裂隙面的走向延伸,预测在该洞室可能出现塌方的具体位置。3)对水电站五大区域进行洞室稳定性分析及现场调查,左岸大岩淌滑坡区域各排水洞由于结构面形成的块体基本没有,但因其部分穿越覆盖层,洞室内会出现局部塌方现象,断层剪切带密集发育,使得岩体整体性较差,洞室稳定性较低;左岸和右岸各灌浆平洞围岩稳定性较高,岩体整体性好;在马崖高边坡中的各高程排水洞中,结构面组合没有形成的块体,但马崖高边坡卸荷裂隙穿越230m、260m排水洞,使得洞室出现较大裂隙,岩体稳定性降低,其余洞段岩体处于稳定状态,无破坏现象;在地下厂房区域,除1#施工支洞外,厂房各层排水洞其围岩均具有较高的稳定性。4)对水电站各区域进行渗水调查,结合各洞室监测点多年数据分析:左、右岸灌浆平洞渗漏主要发生在靠近坝址一侧,主要是库水对边坡渗透作用;左岸大岩淌滑坡渗水主要由于滑坡变形引起的,水源来自降雨;右岸地下厂房渗水主要是来自马崖边坡卸荷所产生的大裂隙,降雨通过裂隙进入地下厂房,通过地下厂房排水洞排出。通过追踪邹家沟在地表的延伸及地下岩溶通道出露位置,判断位于邹家沟处的灌浆平洞渗水主要来自其邹家沟地表水,由于其所处地形,导致山体两侧的地表水汇聚在此,沿着地表裂隙进入灌浆平洞。根据监测数据其现场调查,此处灌浆帷幕于2014年7月帷幕出现渗水现象。对右岸2#斜向交通洞喷水点进行详细的地质勘察,利用该处量水堰多年的流量监测数据,结合区域断裂的走向及在地表出露的岩溶通道判断该处渗漏主要是降雨以及库水所导致,雨水主要是通过地表近东西走向的大断裂进入2#斜向交通洞,库水主要是通过右岸350m灌浆平洞位于F2断层附近的灌浆帷幕,经过岩溶通道到达2#斜向交通洞。

杨鹏[8](2019)在《乌东德水电站左岸地下主厂房围岩稳定性及支护效果分析》文中提出金沙江乌东德水电站左岸主厂房地质条件复杂,主厂房开挖规模较大,最大高度为89.80m,最大跨度为333.0m,主要为城门洞型,具有跨度大、边墙高等特点。主厂房在开挖过程中,受围岩卸荷作用影响,造成一系列不利于围岩稳定的地质现象,严重影响主厂房围岩稳定和工程效果。本文分析乌东德水电站左岸地下厂房围岩工程地质资料,对围岩进行了分类研究。结合相关地下厂房研究资料,选用合适的数值分析方法,采用有效的分析软件,建立左岸主厂房研究区域的三维地质模型。结合主厂房开挖施工过程中的变形监测资料,分析乌东德左岸主厂房变形特征,定性的分析主厂房围岩稳定性。在地质分析以及变形分析的基础上,通过数值模拟再现主厂房分步开挖过程,得到主厂房开挖过程中的位移场、应力场和塑性区等基本场的变化特征,定量的分析主厂房开挖过程的变形特征以及围岩稳定性。在数值分析的基础上,结合主厂房支护措施,模拟主厂房开挖支护过程,对比分析主厂房支护前后的模拟计算结果,分析左岸主厂房支护效果。最后,在上述分析的基础上对左岸主厂房进行综合稳定性评价。主要研究内容如下:1)根据我国乌东德地下厂房工程特点,表明本文选题背景及研究意义;查阅我国典型的三峡水电站、溪洛渡水电站、水布垭水电站工程研究资料以及地下厂房研究现状,为本文研究奠定基础;系统阐述围岩稳定性研究方法,结合本文乌东德地下厂房工程特点,选取合适的研究方法。2)主要研究查明左岸主厂房基本地质条件,为下一步研究内容奠定扎实的地质基础;通过岩石物理力学实验,提供主厂房围岩物理力学参数建议值。3)总结归纳影响左岸主厂房围岩稳定的影响因素,主要有地应力、地质构造、岩体结构、岩溶、地下水等,本章主要分析以上影响因素对主厂房围岩稳定的影响过程及机理,定性评价左岸主厂房围岩稳定性;总结国内外围岩分级方法及标准,结合本文左岸主厂房围岩特点,选取水利水电工程围岩分级方法,对主厂房围岩进行分级。4)根据主厂房开挖过程中所揭露的地质现象如缓倾角裂隙、小溶洞、构造结构面等预测洞室变形破坏模式;结合主厂房预埋的多点位移计所监测的位移数据,分析主厂房开挖支护过程中的位移特征。5)采用flac-3D软件对地质模型进行数值分析,先模拟主厂房未开挖前坝体的初始地应力场,在初始地应力场的基础上模拟再现主厂房在开挖过程中的位移场、应力场、塑性区等,通过分析主厂房分布开挖过程中的位移场、应力场、塑性区等基本场,对主厂房开挖围岩稳定性进行定量的分析评价。6)结合主厂房支护方案,模拟左岸主厂房支护后的围岩稳定性。对比分析支护前后两种不同工况下的应力场、位移场、塑性区的模拟结果,分析左岸主厂房支护的效果以及支护作用对围岩稳定性的影响力;总结全文有关主厂房围岩稳定性评价的内容,主要从围岩分类与分布规律、围岩不利稳定地质现象类型及分布情况、围岩应力计分布、围岩变形位移特征、围岩支护效果等几点内容来综合评价主厂房围岩稳定性。

朱秋雷[9](2019)在《千枚岩强度参数各向异性及对隧道围岩大变形的影响》文中进行了进一步梳理软岩隧道大都存在围岩变形量大且持续时间长等问题,其围岩变形具有非常明显的蠕变性,且蠕变性是引起软岩大变形的重要因素。调查研究发现,研究段不同倾角条件下的变形特征不同。因此,研究软岩隧道围岩蠕变各向异性特征对研究隧道围岩大变形具有重要的意义。本论文以成兰铁路某隧道D5K218+090+105段(倾角45°)D5K218+935+965段(倾角70°)和D5K222+100+120段(倾角20°)为工程背景,考虑层状软岩蠕变各向异性特征,研究层面不同倾角情况下千枚岩强度参数各向异性。通过薄片鉴定、X射线衍射分析等手段对软岩的成分进行确定;通过单轴抗压强度试验、单轴压缩变形试验、直接剪切强度试验等对软岩的力学特性进行研究;通过考虑层状千枚岩蠕变各向异性设计蠕变试验,对千枚岩蠕变参数各向异性及其对隧道围岩大变形的影响进行研究。经总结之后可得出以下主要结论:(1)利用薄片鉴定和X射线衍射分析可知软岩为千枚岩,矿物成分以石英为主,其次为伊利石、云母和绿泥石;且通过膨胀性试验证明隧址区的千枚岩为非膨胀性软岩。(2)通过单轴压缩强度变形试验得出层面倾角为0°、20°、45°、70°和90°时是属于软岩和较软岩类(单轴饱和抗压强度均<30MPa)。且单轴抗压强度、残余强度和弹性模量的各向异性显着,都随千枚岩层面倾角的变化趋势均呈“U”型变化;通过三轴压缩强度变形试验得出:相同层面倾角下,随着围压的增大,峰值强度和弹性模量也逐渐变大,但相同围压下的峰值强度和弹性模量随层面倾角呈“U”型变化,45°时最小。内聚力C、内摩擦角φ、泊松比等参数值差别不大,各向异性不明显。(3)蠕变试验中不同围压(0MPa、3MPa、6MPa)条件下,岩层倾角分别为0°、20°、45°、70°、90°时千枚岩的典型破坏模式大致可归纳为4种:张拉破坏、沿片理面的剪切滑移破坏、压剪张拉破坏、剪切张拉破坏。(4)选择由Max-well体与Kelvin体串联而成的四元件Burgers蠕变模型。它可以较好的反应软岩蠕变性能。因此,在大量三轴蠕变试验基础上,利用1stOpt非线性曲线拟合分析计算软件平台,采用Burgers蠕变模型导入试验数据对蠕变曲线进行拟合,得到岩样拟合后的时间-应变曲线及EM、EK、ηM、ηK、长期强度等蠕变参数。蠕变参数各向异性明显,具有倾角效应。之后再将蠕变参数分别与倾角θ和围压σ3进行拟合回归,得到蠕变参数与倾角θ和围压σ3的函数关系:EM=f(θ,σ3)、EK=f(θ,σ3)、ηM=f(θ,σ3)和ηK=f(θ,σ3),将以上结果代入Burgers模型本构方程中,从而得到改进后的含倾角θ和围压σ3两个变量的蠕变本构方程,为后面论文研究千枚岩强度参数各向异性对隧道围岩大变形影响的数值模拟提供依据。(5)现场监测数据显示:在施工过程中拱顶发生拱顶沉降,底板发生向上回弹变形,其中(1)层面倾角为45°的D5K218+090+105段的拱顶最大累计沉降值为206.0mm,周边收敛值最大为113.7mm;(2)层面倾角为70°的D5K218+935+965段拱顶最大累计沉降值为159.0mm,周边收敛值最大为67.9mm;(3)层面倾角为20°的D5K222+100+120段拱顶最大累计沉降值为139.0mm,周边收敛值最大为51.0mm。由上不难发现:层面倾角为45°的隧道研究段的拱顶沉降与周边收敛值最大。20°和70°的拱顶沉降与周边收敛值相对较小。结合现场监测数据考虑利用FLAC3D建模软件,采用改进的Burgers本构模型对以上围岩变形特征进行数值模拟。将现场监测结果和数值模拟值对比发现:数值模拟值比现场监测值整体普遍偏大,但总体规律保持不变。

陈辉[10](2018)在《考虑实际施工质量的高土石坝结构性态精细数值模拟研究》文中研究表明我国正在或准备建设一批超高土石坝,其建设规模和难度也越来越大,由此带来的工程安全问题也越发突出。土石坝坝体结构性态(应力变形、不均匀沉降、拱效应及水力劈裂等)直接关系到大坝的服役安全,而实际施工质量、施工进度、坝料特性等是影响高土石坝结构性态的重要因素。然而,由于缺乏相应的技术手段,难以充分地获取实际大坝施工过程中的详细质量信息。故现有相关研究中,大多假设大坝同分区坝料特性同质,即在空间上采用一致的材料属性参数,从而忽略了实际施工质量及坝料特性在空间分布上的差异性与随机性。施工质量的空间差异性会对坝料强度和变形参数带来重要影响,这就导致现有研究在一定程度上不能客观反映实际情况,故不易对大坝结构性态做出准确的评价。因此,如何充分考虑大坝实际施工质量对坝体结构性态的影响,如何利用先进的施工技术实现大坝结构性态的精细模拟,是保证高土石坝又快又好建设和安全服役所需解决的重要科学问题。本文以高土石坝坝体结构性态为研究对象,基于室内三轴试验和数值分析手段,详细分析了坝料压实质量对本构模型参数的影响,系统研究了考虑压实质量与本构模型参数相关性,以及实际试坑压实质量约束作用下的随机模拟方法,并深入探究了能客观反映实际施工质量情况的高土石坝结构性态精细数值模拟方法,为高土石坝结构性态分析提供了一条新的途径。本文主要研究成果如下:(1)构建了土石坝坝料压实质量与邓肯-张本构模型参数之间的定量关系。通过大型三轴试验,获得了不同压实质量下的坝料应力-应变、体积-应变试验曲线,从力学机理上深入分析坝料压实质量与模型参数之间的关系,建立了坝料压实质量与模型参数之间的回归关系;从而可利用实际坝料压实质量,快速估计本构模型参数,为高土石坝结构性态精细数值模拟提供了前提条件。(2)提出了改进的土石坝本构模型参数敏感性分析方法,即基于全域有限元计算节点的单因素敏感性分析方法和基于双判别方式的正交试验参数敏感性分析方法。该方法可以解决传统单因素分析方法样本缺乏代表性的弊端,同时可以定量给出参数敏感性的显着性水平,并解决常用敏感性分析结论不统一的问题,可提高敏感性分析的全面性和准确性,从而也为土石坝结构性态数值模拟中精细赋值的模型参数选取提供了理论依据。(3)提出了考虑压实质量与本构模型参数相关性以及实际试坑压实质量约束作用下的土石坝施工期应力变形预测的随机有限元法,用以分析施工质量空间差异对土石坝结构性态响应的影响规律。利用实测试坑数据,采用乔列斯基分解法,构建坝料压实质量的空间约束随机场,进而利用建立的压实质量与本构模型参数的回归关系,构建了本构模型参数的随机场。开发了Abaqus软件的接口程序,用于模型参数约束随机场的快速生成和参数批量赋值。进而采用随机有限元法,分析了由于不同的施工质量分布情况带来的坝料参数的空间差异性对坝体结构性态(应力变形等)的影响。本文方法可考虑坝料本构模型参数的空间差异性与随机性,可为待建的高土石坝设计中坝体分区设置及分区模型参数设定等提供理论指导。(4)提出了数字化施工下高土石坝应力应变精细有限元分析方法。在数字化施工技术的支撑下,可以实时获取大坝空间任意位置处实际压实质量;利用建立的坝料压实质量与本构模型参数之间的定量关系,可给出反映实际压实质量的模型参数空间估计,并实现了反映空间实际压实质量的任意有限元单元模型参数的精细赋值。本文方法考虑了土石坝实际施工质量的空间差异性而带来的坝料模型参数在空间上的差异性,可避免通常同一分区采用相同坝料力学参数导致的计算精度不足的弊端,为土石坝结构性态分析提供了更精细的方法。(5)提出了数字化施工下高土石坝水力劈裂精细扩展有限元数值模拟方法。为了快速获取水力劈裂断裂模型参数,建立了坝料压实质量与水力劈裂断裂模型参数之间关系;利用数字化施工下高土石坝断裂本构模型参数空间估计方法,实现了能反映实际压实质量的每个计算单元断裂本构模型参数的精细赋值,进而实现了心墙水力劈裂的扩展有限元数值模拟,可以计算分析实际施工质量影响下的水力劈裂发生的可能性与安全裕度。该方法可解决以连续介质假定为基础的传统有限元法在处理非连续变形问题(水力劈裂)时的精度不足,以及大坝施工中压实质量空间差异性带来的计算误差过大的问题,为高土石坝水力劈裂分析提供了一种新的方法。

二、两种计算软件对清江水布垭工程的数值分析比较(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、两种计算软件对清江水布垭工程的数值分析比较(论文提纲范文)

(1)基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究(论文提纲范文)

内容摘要
abstract
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
2 泄洪雾化水气两相流模型与求解
    2.1 水气两相流基本理论
    2.2 泄洪雾化水气两相流模型
    2.3 模型主要参数
    2.4 泄洪雾化模型的有限元求解
    2.5 算例考证
    2.6 本章小结
3 水气两相流体动力粘滞性研究
    3.1 流体粘滞性测试方法概述
    3.2 两相混合流体动力粘滞性测试方法
    3.3 水气两相流体粘滞性试验测试研究
    3.4 考虑掺混程度影响的粘滞系数模型
    3.5 本章小结
4 泄洪雾化模型验证及其应用研究
    4.1 水布垭电站泄洪雾化概况
    4.2 有限元计算模型及初、边界条件
    4.3 泄洪雾化模型验证研究
    4.4 下泄流量及闸门组合对泄洪雾化影响
    4.5 泄洪雾化水气运移规律
    4.6 本章小结
5 高坝枢纽泄洪雾化影响因素研究
    5.1 计算几何模型及初、边界条件
    5.2 雾化风速及雾化雨强的时空分布
    5.3 河谷宽度对泄洪雾化的影响
    5.4 初始下泄流速对泄洪雾化的影响
    5.5 下游水深对泄洪雾化的影响
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 :攻读博士学位期间发表的部分学术论着

(2)典型复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律与锚固机理研究(论文提纲范文)

作者简介
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 结构面剪切特性研究现状
        1.2.2 结构面剪切演化规律研究现状
        1.2.3 加锚岩体结构面剪切特性及锚固机理研究现状
        1.2.4 层状岩质边坡稳定性研究现状
        1.2.5 存在主要问题
    1.3 论文的研究内容和技术路线及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 创新点
第二章 复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律室内试验研究
    2.1 概述
    2.2 研究区区域地质环境条件
        2.2.1 鄂西地区区域地质背景
        2.2.2 鄂西地区典型复合层状岩体
    2.3 岩体结构面试样安装装置研发
        2.3.1 现有便携式直剪仪优缺点分析
        2.3.2 结构面试样安装装置研发
        2.3.3 试样安装新老方法的对比分析
    2.4 复合层状岩体结构面试样采集及室内试验
        2.4.1 试样采集与处理
        2.4.2 室内激光扫描
        2.4.3 复合层状岩体结构面壁岩力学性质室内试验
        2.4.4 复合层状岩体结构面室内直剪试验
    2.5 复合层状岩体结构面直剪试验结果及分析
        2.5.1 复合层状岩体结构面室内直剪试验结果
        2.5.2 复合层状岩体结构面剪切破坏演化特征分析
    2.6 本章小结
第三章 PFC数值模型参数及剪切应力监测方法
    3.1 概述
    3.2 颗粒流基本理论
        3.2.1 颗粒流理论发展历程及基本假设
        3.2.2 颗粒流基本定律
        3.2.3 PFC数值本构模型
    3.3 岩体结构面数值模型细观参数校核
        3.3.1 结构面数值模型壁岩细观参数确定
        3.3.2 数值模型结构面细观参数确定
    3.4 PFC数值模拟直剪试验剪切应力监测方法
        3.4.1 PFC数值模拟直剪试验剪切应力监测方法回顾
        3.4.2 PFC数值直剪试验剪切应力监测新方法提出
        3.4.3 剪切应力监测新方法监测精度验证
        3.4.4 新老方法监测所得剪切应力对比分析
    3.5 本章小结
第四章 复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律数值试验研究
    4.1 概述
    4.2 复合层状岩体结构面数值模型建立及与室内试验结果对比分析
        4.2.1 数值试验方案确定
        4.2.2 数值试验模型建立
        4.2.3 数值直剪试验结果及与室内试验对比分析
    4.3 复合层状岩体结构面数值模型剪切演化特征分析
        4.3.1 结构面垂直向破坏深度演化分析
        4.3.2 结构面剪切过程中裂纹破坏分析
        4.3.3 结构面剪切过程中能量演化分析
    4.4 本章小结
第五章 加锚复合层状岩体结构面锚固机理室内模型试验研究
    5.1 概述
    5.2 加锚复合层状岩体结构面模型试验方案
        5.2.1 相似模拟试验原理
        5.2.2 相似模拟试验方案确定
    5.3 复合层状岩体结构面室内模型试验
        5.3.1 相似模型单轴试验
        5.3.2 复合层状岩体结构面相似模型直剪试验
    5.4 加锚复合层状岩体结构面室内模型试验
        5.4.1 加锚复合层状岩体结构面壁岩及锚杆变形特性分析
        5.4.2 复合层状岩体结构面锚固前后力学特性分析
    5.5 本章小结
第六章 加锚复合层状岩体结构面锚固机理数值剪切试验研究
    6.1 概述
    6.2 加锚复合层状岩体结构面数值试验方案
        6.2.1 数值模拟方法选择
        6.2.2 加锚复合层状岩体结构面数值模型建立
    6.3 加锚复合层状岩体结构面数值试验结果
        6.3.1 数值直剪试验结果分析
        6.3.2 数值直剪试验过程中锚杆轴力变化特征分析
    6.4 加锚复合层状岩体结构面剪切演化特征
        6.4.1 细观裂纹演化过程分析
        6.4.2 能量演化过程分析
        6.4.3 颗粒旋转角度演化过程分析
        6.4.4 锚杆两侧颗粒孔隙度演化过程分析
    6.5 锚杆倾角对复合层状岩体结构面抗剪强度影响研究
        6.5.1 不同锚杆倾角方案设计
        6.5.2 不同锚杆倾角作用下剪切强度特性分析
        6.5.3 不同锚杆倾角作用下剪切演化分析
    6.6 加锚复合层状岩体结构面室内与数值剪切试验对比
        6.6.1 室内试验与数值试验结果对比分析
        6.6.2 加锚复合层状岩体结构面剪切破坏演化阶段特征对比分析
    6.7 本章小结
第七章 锚固工程边坡稳定性研究
    7.1 典型复合层状边坡工程地质条件
        7.1.1 地形地貌
        7.1.2 地层岩性
        7.1.3 地质构造
        7.1.4 水文地质条件
    7.2 高边坡治理设计方案
    7.3 锚固高边坡稳定性评价
        7.3.1 计算方法选择
        7.3.2 计算参数确定
        7.3.3 数值计算与工程监测对比分析
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
致谢
参考文献

(3)灰岩加卸荷力学特性研究(论文提纲范文)

内容摘要
abstract
选题的依据与意义
国内外文献资料综述
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 主要研究内容
    1.3 技术路线
2 灰岩加载条件下力学特性试验研究
    2.1 引言
    2.2 试验仪器以及试件制备
    2.3 单轴压缩试验
    2.4 三轴压缩试验
    2.5 本章小结
3 灰岩卸荷条件下力学特性研究
    3.1 引言
    3.2 试验方案及步骤
    3.3 试验结果与分析
    3.4 本章小结
4 灰岩加卸荷本构模型研究
    4.1 引言
    4.2 加载条件下的应变软化模型
    4.3 卸荷条件下的损伤本构模型
    4.4 本章小结
5 水布垭电站地下洞室开挖卸荷数值模拟分析
    5.1 引言
    5.2 工程概述
    5.3 模型建立及计算参数的确定
    5.4 地下厂房洞室数值模拟计算
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
附录:攻读工程硕士学位期间发表的部分科研成果
致谢

(4)含碎石粉质黏土蠕变对桥头北滑坡格构梁变形破坏的影响机制(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状及不足
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 存在不足
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 滑坡概况
    2.1 滑坡区基本地质条件
        2.1.1 地形地貌
        2.1.2 物质组成及结构
        2.1.3 地质构造及地震
        2.1.4 水文地质
    2.2 滑坡治理现状及现场调研情况
        2.2.1 治理现状
        2.2.2 现场调研情况
第三章 含碎石粉质黏土蠕变特性研究
    3.1 含碎石粉质黏土蠕变实验
        3.1.1 试验材料及试验设备
        3.1.2 试验方案
        3.1.3 试验结果
    3.2 含碎石粉质黏土蠕变模型的建立
        3.2.1 蠕变模型的确定
        3.2.2 蠕变模型参数的识别
    3.3 小结
第四章 含碎石粉质黏土蠕变数值分析
    4.1 FLAC3D蠕变模块简介
    4.2 数值计算模型
        4.2.1 网格模型及边界条件
        4.2.2 本构模型及屈服准则
        4.2.3 材料参数
        4.2.4 计算方案
    4.3 计算结果
    4.4 小结
第五章 含碎石粉质黏土蠕变引起格构梁变形破坏的机制分析
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(5)混凝土面板堆石坝应力变形及动力响应研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 混凝土面板堆石坝发展过程
    1.2 当代混凝土面板堆石坝的特性概述
        1.2.1 高度抗震性
        1.2.2 经济适用性以及高效施工性
        1.2.3 坝体结构稳定安全可靠
    1.3 国内外的研究现状及发展趋势
        1.3.1 堆石料力学特性及特殊结构模拟探究
        1.3.2 堆石体本构模型及动力计算方法研究
        1.3.3 堆石体稳定性情况及坝体及坝体动力变形探究
        1.3.4 面板堆石坝变形监测探究
    1.4 研究的意义
    1.5 研究的内容及创新点
    1.6 技术路线
第2章 面板堆石坝理论研究
    2.1 面板堆石坝计算原理探究
        2.1.1 堆石体非线性本构模型Duncan-E-B
        2.1.2 堆石料弹塑性模型
        2.1.3 堆石料非线性模型KG模型
        2.1.4 面板材料本构模型
        2.1.5 面板开裂理论
    2.2 面板堆石坝动力特性理论
        2.2.1 质点振动原理方程
        2.2.2 动力方程原理
    2.3 面板堆石坝堆料动力本构模型
        2.3.1 堆石料动载作用下应力应变关系
        2.3.2 等价线性模型原理
        2.3.3 面板动本构模型
    2.4 上游面板动水压力理论
    2.5 本章小结
第3章 面板堆石坝坝坡稳定性分析
    3.1 坝坡失稳时滑裂面形态概述
        3.1.1 圆弧滑裂面及复式滑裂面简述
        3.1.2 折线滑裂面介绍
    3.2 边坡稳定性计算方法介绍
        3.2.1 瑞典圆弧法简述
        3.2.2 毕晓普简化算法概述
    3.3 面板堆石坝坝坡稳定性核算
        3.3.1 堆石料基本性能
        3.3.2 堆石体力学参数
        3.3.3 计算结果分析
    3.4 本章小结
第4章 面板堆石坝仿真分析
    4.1 ADINA系统介绍
    4.2 当代面板堆石坝一般原理
        4.2.1 竣工期间面板堆石坝应力变形特性
        4.2.2 面板堆石坝在蓄水期的应力变形特性
    4.3 工程概况
    4.4 面板堆石坝数值分析计算参数
        4.4.1 坝体各分区堆石体邓肯张模型参数
        4.4.2 面板布置及材料参数
    4.5 面板堆石坝二维计算分析
        4.5.1 二维计算模型简介
        4.5.2 坝体二维仿真位移计算结果分析
        4.5.3 坝体二维仿真应力计算结果分析
    4.6 面板堆石坝三维仿真分析
        4.6.1 三维计算模型简介
        4.6.2 坝体三维仿真计算结果分析
        4.6.3 面板三维数值分析
    4.7 面板垂直缝和周边缝的变形
        4.7.1 周边缝位移
        4.7.2 垂直缝位移
    4.8 本章小结
第5章 面板堆石坝地震响应分析
    5.1 地震作用下输入和计算地震波
    5.2 地震响应计算结果
    5.3 坝体及面板峰值位移分析
    5.4 面板坝动应力及特殊结构变位分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(6)高混凝土面板坝接缝止水结构数值模拟分析及位移变形试验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 混凝土面板坝发展概述
        1.2.2 面板坝接缝止水研究概述
        1.2.3 面板坝止水材料研究概述
        1.2.4 动态稳定止水新理念
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 波形橡胶止水带数值模拟分析
    2.1 概述
    2.2 ABAQUS软件介绍
    2.3 波形止水带建模与计算结果
        2.3.1 波形止水带模型建立
        2.3.2 直线段波形止水带计算结果
        2.3.3 拐角段波形止水带计算结果
        2.3.4 波形止水带极限承载水压计算结果
    2.4 结论
3 新型止水盖板三向位移变形试验
    3.1 概述
    3.2 新型盖板小试样三向粘结强度试验
        3.2.1 试验目的
        3.2.2 试验材料及仪器
        3.2.3 试验设计及步骤
        3.2.4 试验结果与分析
        3.2.5 结论
    3.3 新型盖板大试件三向位移变形试验
        3.3.1 试验目的
        3.3.2 试验材料
        3.3.3 试验设计及步骤
        3.3.4 试验结果与分析
        3.3.5 结论
4 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献

(7)水布垭电站地下洞室群围岩稳定性评价与地下水渗漏分析(论文提纲范文)

内容摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状综述
    1.3 研究不足及需要完善之处
    1.4 研究内容及技术路线图
2 区域地质环境背景
    2.1 区域地形地貌
    2.2 区域地层岩性
    2.3 区域地质构造
    2.4 新构造运动与地震
    2.5 坝址区工程地质条件
    2.6 本章小结
3 水布垭水电站地下洞室群稳定性分析
    3.1 地下洞室局部破坏现状分析
    3.2 块体分析原理
    3.3 地下厂房洞室群地质概况
    3.4 地下厂房1#施工支洞块体稳定性分析
    3.5 地下厂房1#交通洞块体稳定性分析
    3.6 厂房1#施工支洞塌方分析
    3.7 本章小结
4 水布垭水电站地下洞室群渗漏分析
    4.1 水文地质条件
    4.2 地下洞室群地下水渗漏现状分析
    4.3 各区域渗漏分析
    4.4 重点地段渗漏分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
后记
附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论着

(8)乌东德水电站左岸地下主厂房围岩稳定性及支护效果分析(论文提纲范文)

内容摘要
abstract
选题背景及研究意义
国内外文献资料综述
1 绪论
    1.1 地下主厂房围岩稳定性研究方法
    1.2 本文主要研究内容
    1.3 技术路线
2 乌东德水电站左岸主厂房基本地质条件
    2.1 枢纽工程及区域地质概述
    2.2 地形地貌
    2.3 地层岩性
    2.4 地质构造
    2.5 地应力条件
    2.6 岩体风化
    2.7 岩溶及水文地质
    2.8 岩石物理力学特性
3 围岩稳定性影响因素及围岩分类
    3.1 围岩稳定性主要影响因素
    3.2 围岩分级
    3.3 本章小结
4 主厂房围岩变形破坏模式及位移特征
    4.1 围岩变形破坏模式
    4.2 围岩位移特征
    4.3 本章小结
5 主厂房围岩稳定性数值模拟
    5.1 FLAC-3D简介
    5.2 三维地质简化模型构建
    5.3 计算条件
    5.4 开挖方案
    5.5 主厂房开挖围岩稳定性分析
    5.6 小结
6 主厂房支护效果分析与围岩稳定性综合评价
    6.1 支护方案简介
    6.2 有无支护工况对比分析
    6.3 支护效果分析小结
    6.4 主厂房围岩稳定性综合评价
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录1 :攻读硕士学位期间发表的部分学术论着
附录2 :攻读硕士学位期间参与的生产项目
致谢

(9)千枚岩强度参数各向异性及对隧道围岩大变形的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 软岩隧道大变形研究现状
        1.2.2 蠕变研究现状
        1.2.3 岩体各向异性研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究技术路线
第2章 隧道研究区工程地质环境条件
    2.1 水文气象
    2.2 水文地质
    2.3 地形地貌
    2.4 地层岩性
    2.5 地质构造
        2.5.1 区域地质构造
        2.5.2 隧址区地质构造
    2.6 隧址区地应力特征
第3章 隧道软岩工程性质研究
    3.1 软岩的物理性质研究
        3.1.1 软岩的成分研究
        3.1.2 软岩的膨胀性研究
    3.2 软岩的力学特性研究
        3.2.1 单轴压缩试验
        3.2.2 单轴压缩破裂机制
        3.2.3 三轴压缩试验
        3.2.4 三轴压缩破裂机制
    3.3 研究段围岩分级
        3.3.1 围岩基本分级依据
        3.3.2 隧道围岩分级修正
        3.3.3 围岩分级结果
    3.4 常规物理力学参数的选取
    3.5 本章小结
第4章 千枚岩蠕变试验研究
    4.1 千枚岩蠕变试验及参数确定
        4.1.1 试样制备、试验设备与方案
        4.1.2 蠕变破裂机制
        4.1.3 蠕变试验资料整理
        4.1.4 本构模型建立
        4.1.5 蠕变参数确定
        4.1.6 蠕变长期强度的确定
    4.2 蠕变参数各向异性分析及改进后蠕变方程的获得
        4.2.1 E_M、E_K、 η_M和 η_K各向异性分析及改进后蠕变方程的获得
        4.2.2 长期强度各向异性分析
    4.3 蠕变参数的选取
    4.4 本章小结
第5章 研究段软岩隧道变形特征分析
    5.1 研究段软岩隧道支护结构破坏特征
    5.2 隧道施工围岩变形的时间效应
    5.3 研究段软岩隧道大变形特征
    5.4 本章小结
第6章 软岩各向异性对隧道围岩大变形影响的数值分析
    6.1 计算模型的建立
    6.2 隧道开挖及支护施工方案
    6.3 围岩及支护结构力学参数
    6.4 计算结果分析
        6.4.1 研究段围岩应力变化特征
        6.4.2 研究段围岩变形变化规律
    6.5 监测结果与模拟结果对比
    6.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果

(10)考虑实际施工质量的高土石坝结构性态精细数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状及存在问题
        1.2.1 土石坝应力变形数值模拟
        1.2.2 土石坝心墙水力劈裂研究
        1.2.3 土石坝施工过程实时控制
    1.3 拟解决的关键问题及技术路线
        1.3.1 拟解决的关键问题
        1.3.2 总体技术路线
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 土石坝料压实质量与本构模型参数关系研究
    2.1 引言
    2.2 土石坝料三轴试验及其分析
        2.2.1 试验材料
        2.2.2 试验步骤
        2.2.3 试验结果分析
    2.3 土石坝料本构模型模型参数计算
    2.4 土石坝料压实质量与模型参数之间关系建立
    2.5 本章小结
第3章 改进的土石坝本构模型参数敏感性分析
    3.1 引言
    3.2 基于全域有限元计算节点的单因素参数敏感性分析
    3.3 基于双判别方式的正交试验参数敏感性分析
    3.4 工程实例分析
        3.4.1 单因素参数敏感性分析与结果
        3.4.2 正交试验参数敏感性分析与结果
    3.5 结论的普适性论证
    3.6 本章小结
第4章 施工质量空间差异对土石坝结构性态的影响规律研究
    4.1 引言
    4.2 研究总体思路
    4.3 坝料压实质量约束随机场理论
        4.3.1 随机场的基本概念
        4.3.2 方差折减函数与相关函数
        4.3.3 波动范围
        4.3.4 参数随机场的常用离散方法
        4.3.5 坝料压实质量约束随机场的产生方法
    4.4 随机有限元模型建模方法
        4.4.1 模型参数的约束随机场构建
        4.4.2 与Abaqus软件接口程序开发
    4.5 基于随机有限元的土石坝结构性态响应规律分析
        4.5.1 随机有限元模型计算步骤
        4.5.2 影响规律的分析方法
    4.6 工程实例分析
        4.6.1 压实质量约束随机场产生
        4.6.2 土石坝随机有限元建模与分析
        4.6.3 施工质量空间差异对结构性态的影响规律分析
    4.7 本章小结
第5章 数字化施工下高土石坝应力变形精细有限元模拟研究
    5.1 引言
    5.2 高土石坝数字化施工技术的基本原理
    5.3 数字化施工下土石坝坝料压实质量空间估计方法
    5.4 数字化施工下土石坝料本构模型参数空间估计方法
        5.4.1 有限元模型的精细建模
        5.4.2 有限元模型参数空间估计与赋值
    5.5 考虑实际施工进度及压实质量的的有限元分析方法
    5.6 工程实例分析
        5.6.1 大坝压实质量空间估计
        5.6.2 精细有限元建模与分析
    5.7 本章小结
第6章 高土石坝心墙水力劈裂精细扩展有限元模拟研究
    6.1 引言
    6.2 水力劈裂裂纹开裂的扩展有限元原理
        6.2.1 单位分解法
        6.2.2 位移模式
        6.2.3 支配方程
        6.2.4 积分方案
    6.3 裂纹开裂扩展有限元模型验证
    6.4 坝料压实质量与心墙水力劈裂本构模型参数的关系构建
    6.5 考虑压实质量的高心墙堆石坝水力劈裂精细模拟方法
        6.5.1 断裂模型参数的空间估计
        6.5.2 Abaqus断裂模型参数的空间赋值程序开发
        6.5.3 心墙土石坝水力劈裂精细模拟的步骤
    6.6 工程实例分析
        6.6.1 大坝实际压实质量空间估计
        6.6.2 大坝压实质量与模型参数的关系建立
        6.6.3 模型参数空间估计及赋值
        6.6.4 计算结果分析
    6.7 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

四、两种计算软件对清江水布垭工程的数值分析比较(论文参考文献)

  • [1]基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究[D]. 刘刚. 三峡大学, 2020(06)
  • [2]典型复合层状岩体结构面剪切破坏演化规律与锚固机理研究[D]. 姜耀飞. 中国地质大学, 2020(03)
  • [3]灰岩加卸荷力学特性研究[D]. 卢红平. 三峡大学, 2020(06)
  • [4]含碎石粉质黏土蠕变对桥头北滑坡格构梁变形破坏的影响机制[D]. 刘庚. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [5]混凝土面板堆石坝应力变形及动力响应研究[D]. 陈彪. 青海大学, 2020(02)
  • [6]高混凝土面板坝接缝止水结构数值模拟分析及位移变形试验研究[D]. 刘思源. 华北水利水电大学, 2019(01)
  • [7]水布垭电站地下洞室群围岩稳定性评价与地下水渗漏分析[D]. 靳宝萍. 三峡大学, 2019(06)
  • [8]乌东德水电站左岸地下主厂房围岩稳定性及支护效果分析[D]. 杨鹏. 三峡大学, 2019(06)
  • [9]千枚岩强度参数各向异性及对隧道围岩大变形的影响[D]. 朱秋雷. 成都理工大学, 2019(02)
  • [10]考虑实际施工质量的高土石坝结构性态精细数值模拟研究[D]. 陈辉. 天津大学, 2018(06)


砂浆锚杆论文 剪切试验论文 剪切强度论文 数值分析论文 剪切变形论文

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