基于原位模型的泥石流冲击下拦砂坝动力响应研究

以某条泥石流沟为原型,建立了泥石流与拦砂坝的三维计算模型,开展了泥石流与拦砂坝三维模型的流固耦合研究,选取最大Mises等效应力及最大位移作为评价指标,得到了泥石流体仅会对拦砂坝迎流面一定深度范围产生较大影响,超出此范围影响较小,并给出最大Mises等效应力及最大位移沿拦砂坝竖向及横向分布规律:坝趾及坝踵节点最大Mises等效应力均与泥石流重度呈正相关;当进口泥深相同时,坝趾及坝踵节点的最大Mises等效应力与泥石流流速呈正相关;当进口单位时间流量相同时,坝趾及坝踵节点的最大Mises等效应力与进口泥深呈正相关。坝趾节点最大Mises等效应力随着时间的推移呈现先增加后基本保持不变;而坝踵节点最大Mises等效应力随着时间的推移呈现先增加出现峰值以后再减小。

透水型拦挡坝排泄孔开口参数对坝体应力场影响规律研究

基于混凝土塑性损伤模型,建立了透水型拦挡坝三维数值计算模型,根据单因素理论,通过数值计算,揭示了拦挡坝排泄孔及坝趾附近最大拉应力及Mises等效应力随排泄孔高宽比、开孔数量、开孔率及开孔位置的变化规律;并对排泄孔不同开孔率条件下拦挡坝承受的极限冲击荷载进行了研究。结果表明:(1)最大拉应力随高宽比增大先减小后增大,随开孔率及开孔数目的增大基本保持不变,随垂直距离的增大而减小。Mises等效应力随高宽比的增大先减小后增大,随垂直距离的增大而减小,随着开孔率的增大而增大,随开孔数目的增大基本保持不变;(2)开孔会降低坝体抗拉强度且随着开孔率的提高,拦挡坝坝体承受的泥石流冲击力最大值呈降低趋势。该研究成果可为透水型拦挡坝结构设计与优化提供理论指导。

基于数值模拟的套管受力单因素分析

套管损坏一直是油田开发过程中的棘手难题,对套管受力及影响因素进行研究对保证套管安全具有重要意义。考虑开发过程中储层渗流场与应力场的耦合作用,基于流-固耦合理论,建立了套管-水泥环-围岩组合体系的数学力学模型,根据单因素理论,通过数值模拟,揭示了套管的径向挤压力随注水压力、套管参数、地层参数和地应力的变化规律:套管的径向挤压力随注水压力、套管壁厚、地层泊松比、弹性模量的增大而减小;随着套管弹性模量、直径、地层渗透系数、地应力的增大而增大。研究成果将为油田套管保护和预防套损提供理论指导。

复合型拦砂坝受泥石流大块石冲击作用的动力响应

针对泥石流发生时,大块石对拦砂坝的撞击作用往往是拦砂坝发生破坏的主要原因,提出了一种新型拦砂坝——复合型拦砂坝。以充分耗散大块石撞击坝体时产生的大量能量为目的,在坝体迎水面采用堆积粗砂土体和铺塑料泡沫板2种措施。借助ABAQUS有限元计算软件,模拟计算了大块石不同冲击速度下,复合型拦砂坝及普通混凝土拦砂坝坝体对大块石冲击作用的动力响应,得到复合型拦砂坝坝体-大块石体系动能的动态演化规律及拦砂坝表面所受冲击力时间历程曲线,同时与混凝土重力拦砂坝进行比较。计算结果表明:在拦砂坝坝前堆积土体和铺塑料泡沫板可以延长大块石与拦砂坝冲击时间,减小拦砂坝接触面所受的冲击力。

黏性泥石流浆体对拦砂坝冲击规律研究

泥石流冲击力是拦砂坝发生冲击破坏的主要原因,研究泥石流对拦砂坝的冲击力,可为防止拦砂坝发生冲击破坏及拦砂坝结构优化设计提供数据和技术支撑。影响泥石流冲击力的因素众多且各因素影响程度不同,选取泥石流浆体容重、排导槽坡度、排导槽进口泥深3个主要因素进行了敏感性分析;分别对3个因素设立3个水平,运用正交试验设计原理,确立9组试验方案,分别进行数值模拟,以关键点泥石流最大冲击力为评价指标,基于试验结果,运用极差分析和方差分析对以上因素进行了分析;对泥石流浆体及块石冲击作用下拦砂坝的动力响应进行了相关数值模拟。结果表明:排导槽坡度为影响冲击力大小最显著的因素,其次为排导槽进口泥深、泥石流容重;泥石流浆体会对整个坝体产生冲击作用,而块石仅对坝体局部产生影响。

切口拦砂坝的单向流固耦合数值模拟研究

运用流固耦合理论对黏性泥石流冲击切口拦砂坝坝体进行模拟。实现了从三维模型建立、流场计算到结构分析全过程。将泥石流流体计算结果传递至结构域实现坝体的分析,为解决泥石流防治工程提供理论参考。结果表明:整个泥石流流域内部流速呈现底部小顶部大的趋势,拦砂坝坝体的左右肩的变形和应力均为最大,比较坝体Mises应力云图可知,在泥石流冲击作用下的坝体与沟道接合处以上部分的应力最大。

应用型本科院校土木类专业课程思政理念探索与实践——以土力学课程为例

土木类专业课课程思政要求专业课教师在授课过程中始终以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,坚持知识传授与价值引领相结合,将课程教学内容与社会主义核心价值观、社会责任感、工匠精神、创新意识相结合。本文着眼于应用型本科院校,以土力学课程为例,将其蕴含的课程思政教育划分为工程案例、土力学实验、课程体系理论和知识中的辩证唯物主义三个模块,通过引入时代的、社会的正能量内容,培养学生的家国情怀和责任担当,帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

开发过程中油田套管损坏研究现状

在油田开发过程中,由于地应力的动态影响,套管损坏频繁发生。在新问题不断产生和解决的过程中,国内外学者对其已有较为深入的研究理念和成果。该文以套管损坏问题为研究对象,对套管损坏模型和实例进行了分析和阐述。从套管损坏的现状出发,研究的重点是文献查询、参考数据以及实际工程案例,归纳了套管损坏模型,将套管损坏模型与我国套管损坏现状的进行对比分析,得出导致套管损坏的主要因素,进而提出相应的解决方案和结论。

地方本科院校土木类专业学生学习评价改革--以临沂大学土力学课程为例

加强学生素质和能力的培养是新时代教育改革中的一个重要课题。地方本科院校土木类专业定位于培养具有较强的工程实践能力以及解决复杂工程技术问题能力的高素质应用型人才,这就要求教师对学生学习评价体现出对工程实践及工程应用方面的重视。本文分析了地方本科院校土木类专业学生学习评价的教学现状,以临沂大学土力学课程为例,提出了在评价目标、评价项目、评价主体、成绩构成等诸多方面的评价方案。评价方案实施后对学生专业知识、职业技能、职业素质、兴趣培养、创新能力培养等素质的提高具有良好的实施效果,对同类院校土力学学生学习评价具有一定的参考价值。

新工科背景下土木工程专业工匠精神培养研究

新工科建设作为系统工程,注重系统性、创新性和实践性等方面,为了培养基础理论扎实、实践能力较强、综合素质较高的土木工程行业创新型人才,需要重视工程意识的培养和工匠精神的塑造,因此对土木工程专业学生工匠精神培养进行探索。基于文献统计方法,获得工匠精神培育对象、培育手段及研究内容;以新工科建设为出发点,探讨理工科学生工匠精神培育实施的必要性,运用问卷调查手段,获取土木工程专业工匠精神关注度、接触来源以及工匠精神理解,同时分析当代大学生工匠精神培养存在的问题,结合土木工程专业特点,重构人才知识体系,完善创新教学方式与考核评价体系,以工程应用中心为基础,加大校企合作力度,强化实践创新能力,为培养土木工程专业创新型人才打下坚实的基础。

注采压差对储层井壁围岩应力场动态演化研究

应力敏感性使得低渗透油藏在开发过程中地应力变化比较明显。考虑储层渗流场与应力场的耦合作用,揭示了注水井及采油井附近围岩体孔隙压力随注采压差的动态演化规律。

极端降雨下水系区域的汇流机制及优化设计分析探讨

海绵城市是指像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好“弹性”的城市,也可称为“水弹性城市”。在海绵城市建设中,应协调自然降水、地表水和地下水的系统化,协调给水排水等水循环的所有环节,并考虑其复杂性和长期性。虽然海绵城市是基于低影响发展等现有理念,中国城市水问题处理也有长期的技术积累,但由于中国城市水问题的复杂性,海绵城市的建设涉及多个不同的行业和领域,在海绵城市的推广和建设中必然会遇到各种技术问题。对于在设计中如何合理地因地制宜组合低影响开发措施直接影响到海绵城市的建设效果,本文从极端降雨下水系区域的汇流机制及优化设计等方面进行了阐述,通过分析指出了目前海绵城市建设的局限性,为今后海绵城市建设的发展方向提供思路。

射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能。加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义。利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数。研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导。

钻孔卸压参数研究及应用

为了研究钻孔卸压效果影响因素,采用室内试验与FLAC3D数值模拟软件,分析了钻孔直径、钻孔间距等对卸压效果的影响。研究结果表明:裂纹扩展贯通导致的应力释放是钻孔产生卸压作用的根本原因;同时,在其他因素一定的条件下,卸压效果随钻孔直径的增大而提高,钻孔间距越小卸压效果越显著。