三维数值模拟在华北地区现今构造变形分析中的应用

基于并行版ANSYS数值模拟软件平台,根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布,结合GPS资料等,确定模型的几何边界范围是99.8＆#176;～121.4＆#176;E,27.9＆#176;～42.3＆#176;N,模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区.模型单元平均边长为25km,模型共划分为单元416 582个,节点582 392个.主要研究成果为：1）地壳运动速度模拟与分析对比：华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点,数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合；2）断层运动性质模拟与分析对比：华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂,模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好；3）应变场模拟与分析对比：通过数值模拟,计算了1999-2004年和2004-2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变（最大压应变）的大小和方向,与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致.

有限元数值模拟方法在华北地区地震地质研究中的应用进展

文中综述了近30年来有限元数值模拟方法在华北地区地震地质研究中的应用和发展情况,从华北地区地震地质数值模拟的有限元模型、有限元数值模拟所采用的实测资料以及模拟结果3方面进行了讨论,综合分析了华北地区有限元数值模拟从弹性到弹塑性、黏弹性和蠕变性,从二维线性到三维非线性,从连续变形到非连续变形,从个别资料的应用到GPS网络观测资料拟合的发展过程。简单阐述了华北地区有限元数值模拟工作的意义、存在问题和发展趋势。

某核电厂泵房基坑边坡开挖支护数值模拟分析

本研究对象为某核电厂取水泵房基坑边坡。根据边坡设计的开挖支护方案,采用ANSYS有限元数值模拟软件,对边坡的开挖支护过程进行了仿真数值模拟。模拟结果表明,在边坡采用深搅桩加固、支护桩、预应力锚索等工程措施后,上台边坡和基坑边坡开挖后引起的位移和应力均较小,边坡处于稳定状态。

数值模拟方法在地震预测研究中应用的初步探讨(Ⅰ)

在地震危险性分析和预测研究中,自20世纪80年代初开始引入数值模拟方法以来,随着科学技术的不断进步,经历了由二维到三维,由线性到非线性,由弹性到粘弹性,由单场到多场耦合分析的改进和发展。地震的孕育和发生是复杂的物理过程,地震前的异常表现更是各种各样,但地震前的应变能量积累是地震发生的必要条件。地震预测分析必须首先考虑应变能量积累的状态。由于地球内部的难入性,直接测量震源深处的应力应变是很困难的事情,利用数值分析方法,建立地壳上地幔三维动力学模型,模拟岩层变形过程,是当前研究地壳能量转移、积累最有效的方法之一。

基于MIKE21模型的滨海核电厂厂址防洪评价研究

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全,采用MIKE21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能最大洪水和1 000年一遇洪水的演进过程,分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水作用。研究结果表明:相比于桥梁的阻水作用,核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制,即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下,核电厂主厂区也不受水淹的影响。

承压水岩溶隧道突水机理细观模拟研究

基于隧道突水的地质模式和流固耦合理论,通过颗粒流数值仿真对突水通道的形成过程、岩溶突水的影响因素进行分析。结果表明,对于不同的地质模式,关键突水通道的位置可能不同,但其形成机制都是在隧道开挖卸载和岩溶水压驱动下,岩层裂纹萌生、扩展、水压跟踪传递,从隔水层变成导水层的演化过程。隧道近距穿越岩溶结构时,保证隔水岩柱的完整性和稳定性是防止承压水溶洞突水和减小灾害损失的关键。结合工程实例分析,验证了颗粒流模拟岩溶突水过程的可行性,研究成果对从微观领域研究隧道突水理论奠定了基础。

海水环境下水泥结石体性能试验研究

厦门海底隧道的注浆经验表明，海水对注浆结石体的影响是严重的。即使采用淡水拌和浆液，环境中海水的影响还是超出了想象。采用早强水泥，分别配制了水灰比在0．5～1．0范围内的水泥试件，在不同拌和条件和养护环境下，研究早强水泥强度随时间变化的规律。侵蚀试验表明，海水具有明显的早强作用，但随着养护时间的增加，海水侵蚀作用逐渐显现，且随着水灰比的增大而增大。水泥结石体在腐蚀过程中，其内部结构均经历一个先由于腐蚀产物的填充作用而逐渐密实再过渡到由于腐蚀产物继续产生和膨胀，使密实度逐渐降低，最后发展为强度逐渐降低的过程。基于以上分析，海底隧道注浆材料宜选用水灰比0．5左右的矿渣硅酸盐水泥浆体。

基于PCSWMM双排水系统计算方法在某核设施厂址防洪能力评估分析中的应用

本文应用商用雨排水分析计算软件PCSWMM,建立双排水系统分析模型,模拟了某核设施厂址在极端降雨工况下的地下排水和地表径流过程。模拟结果显示,该核设施厂址在500年一遇降雨下的地表最大积水深度为0.13 m,与推理公式法计算结果0.10 m较吻合,较真实地反映出了实际防水淹能力,采用PCSWMM的双排水系统计算方法能较好地模拟最大积水深度结果。

登陆中国东南沿海热带气旋气压变化的重现期分析

为正确考虑和衡量核电厂选址风暴潮灾害分析中热带气旋登陆过程时出现的气压填塞量的取值,利用1949-2014年在我国东南沿海登陆的台风气压资料,建立了登陆前TC中心气压与登陆后气压填塞量二维Copula联合分布函数,通过同现重现期表征出两种样本筛选条件下两种边缘分布的相关关系。结果表明:Frank Copula函数可以适应样本联合分布;考虑在台湾登陆的TC样本与不考虑时相比,相同同现重现期水平在登陆前气压边缘分布方向上要增加10 h Pa左右;气压填塞量在25 h Pa以内时,填塞量越小,同现重现期越大。

考虑雨型的核电厂设计基准降雨水淹校核分析研究

针对目前核电厂在设计基准降雨条件下缺乏短历时雨型分析的现状,以某核电厂雨排水系统为研究对象,通过整理筛选国内外常用雨型表示方法,基于厂址可能最大降雨分析和水文特征条件,分析雨型对厂区水淹的影响。结果显示雨型有适用条件和精度的差异;雨峰强度直接决定了地面最大积水深度,雨型或潮位对地面水淹深度影响受局部区域管网排水能力制约,在审评中必要时可建立二维雨洪数值模型结合雨型对复杂区域进行精确水淹分析。

基于荷载时程分析法的钢筋混凝土与钢板混凝土墙冲击响应对比分析

为对比核电站核岛厂房钢筋混凝土结构(RC)与钢板混凝土结构(SC)外墙的抗冲击性能,基于荷载时程分析法,用显示非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA仿真分析1/7.5比例飞机模型撞击RC、SC墙的冲击实验。将RC、SC墙破坏模式、混凝土碎片残余速度及背部钢板变形等计算结果与飞射物-靶体相互作用分析法计算结果及实验结果以及同厚度不同结构类别墙的计算结果进行对比。结果表明,基于荷载时程分析法计算结果有一定保守性,与实验结果吻合较好,且SC墙抗冲击性能优于RC墙,尤其背部钢板能有效约束混凝土撞击方向的运动及限制混凝土碎片飞溅。用于抗飞机撞击的SC结构墙体厚度可适当减薄。

基于不同场地动力数值模型的核电站泵房结构地震作用对比分析

CPR1000核电机组的联合泵房作为抗震I类物项,其在极限安全地震动(SL-2)作用下厂房结构的地震作用分析是结构设计和基础稳定性计算的重要环节。结合土-结构相互作用(SSI)数值分析的最新发展,以某联合泵房的集中质量简化模型为研究对象,基于ASCE4-98规范推荐的集总参数地基模型、黏弹性人工边界场地模型以及无质量地基模型,开展泵房结构的地震作用对比分析,总结均质场地和分层场地下的地震作用规律,对于泵房的结构设计以及稳定性验算具有一定的指导和参考意义。

基于不同场地动力数值模型的核电站泵房基础抗滑稳定性对比分析

CPR1000核电机组的联合泵房作为抗震Ⅰ类物项,在极限安全地震动(SL-2)作用下厂房结构地震作用及基础抗滑稳定性分析是结构设计的重要环节。以某联合泵房的集中质量简化模型作为研究对象,基于ASCE4-98规范推荐的集总参数地基模型、无质量地基模型以及黏弹性人工边界场地模型,开展了泵房结构的地震作用以及基础的抗滑稳定性对比分析,并总结了其随不同类型的均质和分层场地以及不同的场地动力数值模型的变化规律。

2007年新潟县中越近海地震期间柏崎刈羽核电站垂直阵观测的土的非线性行为

2007年新潟县中越近海地震期间柏崎刈羽核电站遭受到极强的震动。该核电站周围密集的地震检波器阵观测到的加速度记录目前已对公众开放,将会提供有价值的资料。基于在主震及前震、余震中观测到的垂直阵记录,利用归一化输入输出最小化(NIOM)方法研究了S波速度随时间的变化。在地表下50m与50～100m的地层中,发现在主震的主运动期间S波速度显著降低,显示了非线性行为。然而在地表100m以下的基岩层中,观测到了近似线性的行为。并且发现在100m以内的地层中,主运动后不久S波速度增大,说明这些地层没有发生较大的液化。最后,基于得到的S波速度研究了剪切模量和剪应变之间的关系。地表层及中间层的归一化剪切模量(G/G0)降低到约0.2(应变水平1×10-3～1×10-2)和0.6(在应变水平1×10-3～2×10-3)。

我国部分核电厂核岛区岩体动、静模量研究

通过利用我国部分核电厂核岛区岩体原位测试获得的动、静模量,对动、静模量之间的关系进行对比研究。结果表明,微风化岩体的动、静模量比值Ed/Es分布在0.56~3.0之间,中风化岩体的动、静模量比值Ed/Es分布在1.84~9.32之间。由一元线性回归分析可得动、静模量的关系式,表明动、静模量之间具有较好的相关性。

基于荷载时程分析法的飞机撞击反应堆安全壳的对比研究

应用非线性有限元分析程序LS-DYNA,利用欧洲压水堆EPR核电厂所采用的超设计基准事件大型商用飞机恶意撞击安全壳的等效荷载曲线和HAD101/04《核电厂厂址选择的外部人为事件》中提供的设计基准事件波音707-320小型飞机等效荷载曲线分别作用在某反应堆安全壳上,比较两种不同的荷载曲线对同一反应堆安全壳的响应。

实际地震下核电站场地地震反应非线性研究

基于已公布的日本2007年新潟县中越近海地震期间柏崎-刈羽核电站布设的强震动观测台阵获得的加速度记录,对实际地震中观测到的场地不同深度的地震动记录生成阻尼比为5%的加速度反应谱,通过对不同土层地震加速度反应谱和单位谱比的比较和分析,研究地震作用下土层场地的非线性反应程度,并摸索土层场地对地震动传播的影响规律。