富水砂层大直径深竖井开挖稳定性有限元分析

某输水隧洞盾构接收竖井具有开挖直径大、深度深、砂层水位高的特点,对开挖过程中竖井结构受力和变形提出更高的要求。笔者以该竖井工程为研究对象,采用有限元分析方法模拟了竖井的施工过程,研究了竖井地下连续墙及地层在开挖过程中的位移、应力规律。分析结果表明:竖井开挖完成后,地表最大隆起为39.50 mm,出现在井口附近;地层最大隆起为41.60 mm,出现在井底地层。地下连续墙最大水平位移为2.79 mm,出现在竖井顶部,地下连续墙顶部水平位移计算值与实测值吻合较好。地下连续墙最大拉应力为1.13 MPa,未超过混凝土标准抗拉强度,表明盾构接收竖井开挖稳定性良好。笔者分析方法及结果可供类似工程参考。

岩石加卸载变形特性及力学参数试验研究

通过加载和卸载两种力学状态的全过程应力—应变试验 ,揭示了岩体在加卸载时变形特性的差异 ,并结合试验结果 ,引入损伤力学概念 ,推导不同岩性岩石的损伤演化方程。

紫坪铺水利工程右岸三维渗流场特性研究

紫坪铺水利枢纽工程右岸条形山脊布置了工程的主要水工建筑物 ,因此条形山脊的渗流场特性对工程的安全性至关重要。根据坝址工程地质水文条件及防渗处理措施 ,运用三维有限元方法 ,研究右岸条形山脊的渗流浸润面、水力坡降以及主要地下洞室的外水压力分布 ,并对计算域外天然地下水补给防渗帷幕及排水系统的不同施工质量对渗流场特性的影响进行了分析。分析表明防渗处理措施效果明显 。

寒区公路隧道保温层厚度的相变温度场研究

寒区公路隧道一般要受到季节性冻融冻胀作用的影响,因而不可避免地引起一系列的隧道病害问题,不仅影响隧道的正常使用,而且危及结构的长期运营安全性。结合寒区公路隧道气候特点,选择外敷保温材料作为隧道的抗防冻措施;采用相变温度场有限元模型,对不同材料及厚度保温材料性能进行对比分析,并采用现场跟踪测试手段,研究保温层施作后围岩及衬砌的温度场分布,对保温材料的性能进行现场验证,给出了合适的寒区隧道保温层材料及厚度。

大型水电站厂区三维地应力场回归反演分析

岩体初始地应力场是地下洞室围岩稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,初始地应力场是否可靠将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性。结合某水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,引入灰色控制系统理论,采用三维有限元法和采用静态的三因素灰色计算模型GM(0,3)对厂区岩体初始应力场进行回归反演分析。计算结果表明,厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成。实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上都较为接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得地下厂房厂区初始应力场较为合理的分布规律,为地下厂房的开挖模拟及稳定性分析提供了合理的初始应力场。

江底盾构隧道施工期外水压分布规律的现场试验研究

重庆主城排水过江盾构隧道工程是国家重点环保工程之一,也是目前长江上最大的岩质盾构隧道。隧道采用泥水盾构机施工,其主体结构在施工期及运营期将承受0.6MPa的高水压。研究高外水压力对隧道的影响具有重要意义,结合隧址区的地形地质及水文条件对施工期作用在盾构主体结构上的水压力进行了现场跟踪测试,探求施工期外水压力的分布规律,为盾构隧道的掘进控制提供参数,并为类似工程提供有益参考。

锦屏水电站坝区初始地应力场回归反演分析

初始地应力场是影响岩体工程稳定性的重要因素之一,是岩土工程设计所需的基本指标。结合锦屏水电站坝区的工程地质条件以及实测地应力资料,采用三维有限单元法,引入灰色控制系统理论,对坝区的初始应力场进行回归分析,求出最优回归系数;实测点回归值与实测值的对比分析表明两者在量值和方向上接近,表明回归所得的应力场是合理的,从而获得坝区初始地应力场,为坝区高边坡、地下厂房的开挖模拟及长期稳定性提供了合理的三维初始应力场。

开挖工况对偏压连拱隧道结构及上覆山体稳定性的影响

文章采用弹塑性有限元数值模拟,对不同开挖工况下地形偏压连拱隧道围岩及主体结构的应力场、位移场、破坏区分布进行了分析,研究了开挖工况对隧道上覆山体稳定性的影响。分析表明,当先开挖浅埋侧隧道时,围岩、结构及上覆山体稳定性都要优于先开挖深埋侧隧道的方式,其计算结果可为同类隧道的设计、施工提供有益的参考。

强地震动作用下复合堆积体边坡动力响应及稳定性研究

结合金安桥水电站B20堆积体边坡工程实例,基于动力时程分析原理,采用非线性动力有限元法,研究复合堆积体边坡地震动力响应特征,揭示边坡动位移、动应力、加速度响应规律,并计算边坡动抗滑稳定安全系数。计算成果表明:地震作用下,边坡将发生较大永久变形,量值达30cm;在堆积体及断层等部位主应力有显著集中效应,拉应力区较大;边坡中上部加速度有明显放大现象,尤其在堆积体,强地震时容易受激发而失稳;边坡动力安全系数存在低于1.0的情况,地震过程中部分区域存在失稳的可能,应加强支护措施。

基于边坡强度参数反演分析及加固效果研究

结合某工程边坡地形地质特性,针对隧道及边坡施工过程中出现的实际情况,运用有限元数学模型,反演边坡滑动面的强度参数,研究预应力群锚的加固效果及边坡岩体稳定性,文章还对傍山隧道内外侧土压力分布特性进行初步分析。

小湾坝肩槽开挖高边坡稳定性三维有限元分析

小湾拱坝最大坝高292.0m,坝肩槽开挖所形成的高边坡达400多米,其稳定性至关重要。结合小湾坝址区的地形、地质条件,建立三维有限元模型,研究在逐级开挖过程中边坡的稳定性,揭示边坡失稳的可能形式及部位,在此基础上提出并优化高边坡的加固措施。

原发性空肠腺癌合并穿孔1例

1病例资料患者张某某,男,60岁,因“突发性中上腹部持续性钝痛2 d”于2019年6月5日急诊入院。患者既往有糖尿病史、结肠息肉切除术史、高血压病史,长期口服“阿司匹林、缬沙坦”药物。查体:T:38.5℃,正常体型,腹部膨隆,触诊腹肌紧张,上腹部近脐部有压痛、伴反跳痛,触及质硬包块。辅助检查:血常规:WBC 12.41×10^9/L,N 92.10%,HGB 133 g/L,PLT 202×10^9/L。全腹部CT:隔下游离气体,考虑消化道穿孔所致,小肠管壁肿瘤性病变并穿孔可能性大。立即给予手术治疗。

岩质隧道开挖稳定性脆弹塑性损伤分析

岩质隧道的施工过程是典型的卸载力学过程。由于岩体在加载和卸载条件下应力路径的不同,仅采用加载条件下所建立的力学模型来研究隧道的开挖稳定性问题是不适合的。笔者从隧道围岩的力学性能及破坏机理出发,引入损伤力学理论,建立三维非线性脆弹塑性损伤有限元模型,研究在加、卸载条件作用下隧道施工全过程的围岩稳定性,为实际工程提供理论指导作用。

三轴卸荷条件下大理岩扩容与能量特征分析

扩容现象是岩石变形破坏过程中的重要特征。基于MTS815 Flex Test GT岩石力学试验平台,采用室内三轴卸荷试验和塑性力学理论分析,揭示了大理岩在卸荷条件下的扩容特征及能量变化特征。结果表明,随着围压的增大,岩样的各特征应力随之增大,其扩容特征随之减弱;岩样的扩容参数——扩容指标以及剪胀角均具有围压效应,即扩容指标与围压呈良好的指数型分布,剪胀角与应力比呈线性分布;岩样的卸荷破坏过程中能量特征为初始时以可释放应变能为主到破坏时的耗散能为主,其间的转折点为初始损伤扩容点,同时卸荷条件下的特征能量值与围压具有良好的指数类型关系;在峰值点与残余点处,岩样的能量损伤值与剪胀角以及能量特征值与扩容指标均存在着较好的指数类型关系。

山区河流水灾害问题及应对

全球重大自然灾害正深刻影响着人类的生存和发展,如何更有效地应对各类自然灾害尤为重要。2008年"5·12"汶川大地震后,"地球人都要有灾害意识,地球人都要有灾害教育"已深入人心,中国人的灾害意识和防灾技术水平均得到了较大幅度的提升。由于独特的区域地质构造、地形地貌和水文气象等条件,中国西部地区一直是水灾害频发的区域,防灾减灾工作已成为影响区域社会经济及国家整体发展的重要方面。作为国家布局在西部的高水平研究型综合大学,四川大学传承和创新了都江堰的治水智慧,在应对高坝泄洪与防洪安全、高坝工程结构安全、山洪泥沙灾害与滑坡防治、流域生态环境保护等山区水灾害方面进行了积极探索,取得了一系列重要成果。主要有:1)开发细观实验与模拟技术,揭示了高坝水力学复杂水流现象的细观机理,建立了更加可靠的判别准则和计算方法,形成系统的细观水力学体系,并创新地提出了多级泄洪原理与技术;2)原创性地提出了地质力学模型破坏模拟与综合法试验新技术,揭示了高坝工程整体结构安全响应机制,建立了能够准确反映受复杂地质环境及超标洪水等因素影响下高坝-坝基-库水整体结构安全评价体系;3)揭示了山洪与泥沙共同作用下"小水大灾"机制,提出了特大山洪泥沙灾害"降阶防控"技术,将山洪泥沙灾害致灾不确定性降到可防控范围;4)引入应用三维激光扫描仪等新设备与技术实现了滑坡变形监测从"点、线、面"拓展到三维空间整体,提升了水动力型滑坡的灾害监测预警水平以及灾害应急响应能力;5)针对滑坡-堰塞坝物质组成和结构特性变异性大的问题,提出了滑坡-堰塞湖分类应急处置与综合治理技术;6)针对西南地区地理、生态与环境特点,提出了生态需水配置和过鱼、梯级水库水温预测成套方法和低温水控制、高坝泄水总溶解气体(TDG)过饱和的预测与调控等一整套维护水生生物生境的关键技术,将生态环境保护研究从工程局部及单一水环境领域,拓展到山区流域整体系统并形成多学科领域交叉的综合科学技术体系。最后,针对中国西部山区河流水灾害的特点以及国家防灾减灾救灾的总体需求,提出了变化环境下的水灾害形成与演化、耦合致灾机理与临界判据、水灾害动力灾变机制与演化过程、突变河流的生境-生物相互作用机制、灾变河流的生态演变机制和新平衡态、水灾害监测预警和风险评估、基础大数据库与云平台、水灾害流域协同管理与灾后重建等一系列山区水灾害领域的重大前沿科学技术问题,有助于促进下一步防灾减灾相关学科领域研究工作的发展。

官地水电站坝址区初始地应力场反演分析

岩体初始应力场是影响岩体变形与稳定的主要力源,也是岩土工程设计和施工中考虑的主要因素之一,尤其在高地应力地区显得尤为重要。根据官地水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,运用有限元数值分析方法,对坝址区初始应力场进行回归反演分析,计算结果表明:厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成;通过多方案分析论证,实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上均较为接近,表明反演得到的坝址区三维地应力场是合理的,符合近坝区地质构造历史背景,其成果可供工程采用。

基于损伤演化的片岩应力松弛特性

为揭示丹巴水电站石英云母片岩的各向异性松弛性特及松弛过程中的损伤演化规律,针对平行片理组和垂直片理组石英云母片岩,采用程控蠕变试验仪,开展为期720 h的单轴应力松弛试验。试验发现,平行片理组和垂直片理组岩样的应力松弛曲线均可分为快速松弛、减速松弛和稳定松弛3个阶段,属于非完全衰减型松弛类型;受片理发育方向影响,平行片理组应力衰减历时较垂直片理组长。结合石英云母片岩的应力松弛特征,将基于能量耗散的损伤因子代入Bingham模型流变本构方程,利用改进Euler差分算法推导应力松弛方程,并用神经网络法对模型参数进行辨识。研究表明,平行片理组与垂直片理组在快速松弛阶段损伤发展较快,且随着松弛过程的进行损伤速率逐渐降低至稳定,损伤演化与应力松弛过程是统一的;考虑损伤演化的Bingham流变模型拟合曲线与试验结果具有较高的吻合度,说明文中提出的松弛方程能很好地描述石英云母片岩的应力松弛特性,对软岩工程研究具有较高的应用价值。

三轴压缩蠕变试验下石英云母片岩各向异性蠕变特性研究

对石英云母片岩进行三轴压缩蠕变试验,研究丹巴水电站石英云母片岩的三轴蠕变特性及其各向异性特性。按轴向荷载与层理面关系加工成平行组和垂直组2组试件,开展分级加载方式进行不同围压条件下的蠕变试验。试验研究表明,石英云母片岩具有蠕变特性,包括瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段;采用带Kachanov蠕变损伤律的蠕变模型来描述石英云母片岩的蠕变特性,并进行蠕变参数辨识,拟合结果显示此模型能很好地描述石英云母片岩的蠕变特性;根据试验结果获得2组试件的长期屈服强度、破坏形态、瞬时变形参数和稳定蠕变速率,分析表明石英云母片岩的蠕变力学特性具有明显的各向异性特性。层理面与轴向荷载垂直的试件较层理面与轴向荷载平行的试件的强度、弹性剪切模量、体积模量和黏性系数相对较大,表现出较高的抗变形和抗破坏能力;平行组以剪切破坏为主,垂直组破坏时出现侧向鼓胀现象,显示出延性破坏的特点;2组石英云母片岩试件的瞬时应变量和稳定蠕变速率都随着应力水平的提高而增大。

卸载岩体脆弹塑性模型在高边坡开挖分析中的应用

基于岩体开挖的卸载特性,引入岩体的加卸载判断准则,建立了卸载岩体的脆弹塑性本构模型,并应用于小湾水电工程坝肩槽开挖高边坡的稳定性分析,揭示了该边坡的开挖卸载效应,以及工程的整体稳定性。