基于应变片法的非平行多裂纹相互作用及起裂机理

通过计算3条非平行斜裂纹的最大应力强度因子KⅠ,kmax(θ)和KⅡ,kmax(θ),揭示其相互作用机理,并采用多裂纹起裂准则预测非平行多裂纹的起裂参数。对含3条非平行斜裂纹的红砂岩试样开展单轴压缩试验,采用应变片测量方法监测裂纹尖端附近的应变,以确定裂纹起裂顺序。结果表明:裂缝相对倾角的变化对破坏轨迹影响不大且多裂纹尖端很少同时起裂。单轴压缩下含3条非平行斜裂纹红砂岩试件破坏形式可分为两种:翼裂纹贯通和翼裂纹-次生裂纹贯通。断裂机理均为Ⅰ型(拉伸)起裂。预测结果与试验结果吻合较好,验证了理论结果的有效性。

一个新的压气储能多层预应力内衬洞室多目标优化模型

地下多层洞室是压气储能(CAES)工程的关键环节,其优化设计对提高压气储能工程的效率至关重要,而大多数压气储能工程的洞室优化模型只考虑强度指标,未考虑经济性指标。本文采用有限元方法模拟了高温高压作用下的CAES多层洞室,计算了各层的应力场和应变场(通过试验验证了εθ_(max)出现在衬砌层的顶部),并论证了衬砌层εθ_(max)受结构参数的影响较小,以及预应力衬砌的必要性。预应力衬砌洞室的数值计算结果表明,施加预应力可以有效地减小εθ_(max),提高CAES预应力衬砌洞室的稳定性。建立了一种新的CAES预应力内衬洞室的多目标优化模型,该模型考虑了安全性(最小化预应力以满足其强度条件)和经济性(最小化洞室表面积以降低施工成本)。计算结果表明,多目标优化模型比单目标优化模型(仅考虑强度指标)更安全、更经济地获得CAES多层洞室结构。