相变潜热的冻胀过程离散元数值模拟及其工程应用——以郑州二七广场地铁隧道始发端加固人工冻结工程为例

为深入探究相变潜热及冻胀作用下粉质黏土地基的温度和变形特征,采用离散元软件MatDEM以郑州二七广场地铁站的人工冻结工程为背景进行冻胀模拟,并在模拟过程中加入相变潜热模型,提取温度与位移结果并与现场实测数据进行对比。结果表明:1)模拟结果与实测结果基本吻合,加入相变潜热后能够更加合理有效地模拟粉质黏土地层的冻胀作用;2)土体竖向位移云图在冻胀过程中会呈放射状扩散,且位移量的增长速率会呈现先增大后减小的现象。

立井植筋井壁结构力学性能的数值模型试验研究

随着金属矿山立井井筒凿井深度不断增加,对于井壁的设计理论的研究日趋重要。本研究从深立井井壁设计理论存在的局限性和未来发展趋势出发,提出了开发“植筋井壁”技术、发展“加固类井壁”和丰富“广义井壁”概念的意义与必要性;确立了植筋井壁设计的力学模型,并提出了植筋井壁等效剪切模量的分析方法,从而完善了“包神”设计公式对于广义井壁的适用条件。采用数值模型方法,开展了三因素四水平的正交试验,分析了植筋直径、植筋数量和植筋长度三因素对植筋井壁等效刚度的影响规律,获得了相应经验表达式,为植筋井壁的设计和应用提供了理论基础。此外还研究了植筋下倾角对植筋井壁整体等效刚度的影响,得出下倾角度越大对井壁刚度的提高越不利的结论,说明了植筋钻孔保持水平对井壁刚度的重要性。本研究数值模型试验成果为深井“植筋井壁”技术开发和进一步应用奠定了基础。