单轴压缩下节理试件的能量耗散特征研究

为探究岩体变形破坏过程中的能量转化和耗散机制,对含节理试件单轴压缩下的单位体积外力功、弹性应变能和耗散能密度进行计算和分析。研究发现:(1)节理试件的4类应力应变曲线(类型Ⅰ-单峰型,类型Ⅱ-软化段多峰型,类型Ⅲ-多峰平台后软化型,类型Ⅳ-多峰平台后硬化—软化型)的能量转化和耗散过程都可以分为弹性变形、连续体非弹性变形和不连续体变形3个阶段;在第一阶段,耗散能占比很少,外力功大部分转化为弹性应变能;在第二阶段,耗散能占比急剧增加,外力功大部分转化为耗散能;在第三阶段,外力功几乎全部转化为耗散能;与类型Ⅰ和类型Ⅱ试件相比,类型Ⅲ和类型Ⅳ试件的连续体非弹性变形阶段的持续时间较长、延性较大;(2)以劈裂、压碎破坏为主的节理倾角较低或较高的试件,其最终的耗散能远高于以剪切滑移、阶梯状破坏为主的节理倾角中等的试件;(3)同一节理倾角下,随着节理连通率的增大,试件破坏所需的单位体积外力功和耗散能密度均减小;(4)随着节理试件耗散能密度对数值的增加,破碎体尺寸—质量分形维数值线性增加。

基于节理参数对节理岩石破坏特征的影响研究

粒径比是节理岩体模型最为直观的破碎特征,为研究节理倾角和节理连通率这两个节理参数对它的影响,通过Weibull函数对粒径比进行拟合,得到破碎特征的量化描述.还分析了节理参数对比表面积的影响.

曲线盾构隧道长距离下穿既有隧道变形影响分析

针对双线曲线盾构隧道下穿既有隧道施工的复杂性,基于成都地铁19号线的实际工程情况,从现场监测和数值模拟出发,研究双线盾构隧道长距离下穿对既有隧道的影响。文章分别从不同的曲线隧道夹角和不同竖向垂直间距2个方面进行分析,揭示下穿对既有隧道变形的影响规律。研究发现既有隧道沉降变形在轴向范围内呈“V”形,最大沉降量随角度增加而减小,随竖向间距增大而减小;沉降槽中最大沉降位置随着角度增大逐渐偏移,沉降槽宽度也逐渐减小。基于研究结果,提出双线曲线盾构隧道下穿施工中减小既有隧道沉降的措施。

基于CNN-LSTM算法的盾构掘进姿态智能预测

针对盾构掘进过程中参数易变、轴线难以控制的问题,开发了一种结合了卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)的盾构机姿态预测模型(CNN-LSTM)。CNN-LSTM模型以盾构机历史掘进参数为输入,以未来姿态参数为输出,在成都地铁19号线某盾构区间进行验证。结果表明,所提出的CNN-LSTM模型能精确地预测盾构机的实时姿态参数,可辅助现场盾构机操作人员作出高效的施工决策。

基于CT扫描的煤岩非均质特征及其重建模型数值分析

为研究矿物结构在空间内的几何形态、尺寸和分布对煤岩的宏观力学行为及变形破坏特征的影响,利用CT扫描和三维重建技术建立煤岩矿物结构的三维可视化模型,统计分析不同等效直径范围内矿物结构特征,在此基础上构建包含4种不同等效直径矿物结构的非均质数值模型,并对其进行单轴压缩模拟分析。研究结果表明:粒径较小的矿物结构数量多,在空间分布均匀,复杂程度低;而粒径较大的矿物结构数量少,空间分布集中,复杂程度高。模拟结果显示矿物含量越多,空间分布越复杂,煤岩峰值强度越大;当矿物含量接近时,矿物结构空间分布对峰后软化段的影响更大;位于矿物所在的区域出现明显应力集中,且应力集中区域与矿物的分布区域大小相关;对于塑性区域分布的影响,粒径大的矿物结构相比粒径小的更加明显。