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车轮-地面耦合动力学行为的CDEM-DEM分析
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作者 路扬 冯春 +1 位作者 程鹏达 张一鸣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期746-756,共11页
越野车辆在软土路面上行驶时,其车轮-地面相互作用的动态力学行为极其复杂,车轮的下陷程度和通行能力均为车辆地面力学研究的重点。为探究车轮在软土路面通行时的动力学性能,本文提出了一种连续-非连续单元法(Continu⁃ous-discontinuous... 越野车辆在软土路面上行驶时,其车轮-地面相互作用的动态力学行为极其复杂,车轮的下陷程度和通行能力均为车辆地面力学研究的重点。为探究车轮在软土路面通行时的动力学性能,本文提出了一种连续-非连续单元法(Continu⁃ous-discontinuous Element Method,CDEM)与颗粒离散元法(Discrete Element Method,DEM)相结合的耦合计算方法。该方法中,车轮采用CDEM单元进行描述,软土路面采用DEM颗粒进行描述,CDEM单元与DEM颗粒之间采用罚弹簧进行耦合,通过在车轮上施加动态扭矩,实现了车轮在软土路面上摩擦、滚动及前行过程的精确模拟。借助CDEM与DEM的耦合,探讨了车轮花纹、路障对车辆行驶过程中动力学行为的影响规律。研究结果表明:花纹车轮及光面车轮均在软土路面留下清晰可见的车辙;花纹轮胎较光面轮胎表现出更强的通行能力;花纹车轮转动速度较小,但其车轮平动速度远高于光面车轮,花纹车轮平动与其线速度之比约为12.78%,而光面车轮比值仅为2.80%;车轮在软土路面行驶过程中,相同质量下的光面车轮下陷深度远高于花纹车轮;车辆在含路障路面通行时,地面起伏度与车辆行驶能耗之间密切相关,起伏度越大,所需能量越大。 展开更多
关键词 车轮下陷 软土路面 cdem DEM 数值模拟
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基于CDEM-MPM耦合的软地面车辆侵入规律研究
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作者 程鹏达 冯春 +2 位作者 常宁东 周俊 朱心广 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期707-718,共12页
载荷装备通过软土地面会引起了软土地面的变形,车轮侵入软土的深度是软土地面装备通行性评估的重要参数。本文提出了连续-非连续单元法(Continuum-discontinuum Element Method,CDEM)与物质点法(Material Point Meth⁃od,MPM)耦合的数值... 载荷装备通过软土地面会引起了软土地面的变形,车轮侵入软土的深度是软土地面装备通行性评估的重要参数。本文提出了连续-非连续单元法(Continuum-discontinuum Element Method,CDEM)与物质点法(Material Point Meth⁃od,MPM)耦合的数值计算方法,建立了车轮-软土地面耦合模型,模拟了车轮和软土地面相互作用过程,定量分析车轮载重、软土弹性模量、软土强度参数(黏聚力、摩擦角)与软土表面压应力、侵入深度等参数之间的关系,获得车轮侵入软土深度的变化规律。研究表明:软土侵入深度与车轮载重接近线性正相关,相对改变量约为179%;与弹性模量非线性负相关,相对改变量约为23%;与强度参数非线性负相关,相对改变量约为164%。当车轮载重一定时,非线性变化的车轮侵入深度对软土强度参数更敏感。建立强度参数(黏聚力、摩擦角)和侵入深度变化的三维关系,可为软土地面装备通行性评估中现场待测的关键参数提供理论依据。 展开更多
关键词 cdem-MPM 软土变形 侵入深度 软土强度 通行性
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基于CDEM的顺层边坡地震稳定性分析方法研究 被引量:15
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作者 冯春 李世海 王杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期717-724,共8页
地震力作为一种动态载荷,其作用是导致顺层结构面黏聚力及抗拉强度的丧失。由此,提出了一种动力分析法(数值分析法)与极限平衡法(公式法)相结合的顺层岩质边坡地震稳定性评价方法。该方法利用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)获取震... 地震力作为一种动态载荷,其作用是导致顺层结构面黏聚力及抗拉强度的丧失。由此,提出了一种动力分析法(数值分析法)与极限平衡法(公式法)相结合的顺层岩质边坡地震稳定性评价方法。该方法利用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)获取震后结构面处的残余强度,将残余强度代人极限平衡公式求解重力作用下的安全系数,并将此安全系数作为评价顺层岩质边坡地震稳定性的指标。分析结果表明,传统拟静力法用于顺层岩质边坡地震稳定性的评价是不适宜的,通过本文方法获得的顺层边坡动力安全系数具有明显的3阶段特征(水平段-速降段-水平段),而拟静力法获得的安全系数随着设防烈度的增大却呈现出逐渐减小的特征。此外,所述方法还可体现地震波频率对顺层岩质边坡稳定性的影响。 展开更多
关键词 地震力 顺层岩质边坡 安全系数 cdem 拟静力法
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基于CDEM露天煤矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析 被引量:9
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作者 王东 郭富宁 +1 位作者 贾兰 徐晓惠 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期195-200,共6页
为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边... 为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边坡稳定性进行计算,对比分析了坡体位移、应力分布及演化特征,进而阐明多个弱层对复合边坡产生的叠加效应,以及清帮减载对边坡稳定性的影响。结果表明,白音华一号矿首采区南帮边坡变形不会对南排土场稳定性造成影响,揭露多个弱层对边坡变形与稳定性下降有一定的叠加效应,清帮不能显著提高边坡稳定性,但可减小作用在弱层上的法向应力和剪切应力,进而减缓滑坡发生的过程,提高边坡动态发展过程中的安全性。 展开更多
关键词 安全工程 露天煤矿 软岩边坡 边坡稳定性 清帮减载 cdem
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基于CDEM的隧道卸压爆破及岩爆抑制效应模拟 被引量:6
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作者 陈柯竹 李天斌 +2 位作者 马春驰 张航 高美奔 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期667-676,共10页
硬岩隧道开挖过程中的岩爆灾害与隧道围岩的应力状态密切相关,卸压爆破可减缓围岩体应力集中程度,是一种直接有效的岩爆防治措施。以巴陕高速公路米仓山隧道岩爆段卸压爆破为例,运用GDEM-BlockDyna(块体动力学仿真系统)软件进行考虑高... 硬岩隧道开挖过程中的岩爆灾害与隧道围岩的应力状态密切相关,卸压爆破可减缓围岩体应力集中程度,是一种直接有效的岩爆防治措施。以巴陕高速公路米仓山隧道岩爆段卸压爆破为例,运用GDEM-BlockDyna(块体动力学仿真系统)软件进行考虑高地应力和岩体非均质性条件的隧道分步开挖数值模拟分析;将卸压爆破作为唯一变量,进行了两组方案(是否进行卸压爆破)的数值模拟对比分析,并结合微震监测数据,对隧道围岩卸压爆破效果进行检验。结果表明:在隧道围岩分步开挖过程(未进行卸压爆破)的模拟中,围岩出现起裂损伤,应力集中和局部裂纹贯通等现象,并可能诱发岩爆灾害;在围岩卸压爆破条件下,围岩应力集中以及损伤程度有所降低,岩爆风险得到抑制。对比两组模拟结果,损伤均集中于拱顶及拱底,损伤半径比值(卸压/未卸压)分别为3.4倍(拱顶)、1.47倍(拱底),损伤体积比值(卸压/未卸压)为5.36倍,但区域最大损伤量值从1(未卸压)降低到0.6(卸压),且围岩应力峰值降低约5 MPa,应力梯度降低0.8 MPa·m-1,表明围岩仍具有自稳能力,岩爆发生风险降低。相关结果可为隧道高地应力围岩段实施卸压爆破和合理设计卸压爆破方式提供理论依据。 展开更多
关键词 隧道围岩 高地应力 cdem 卸压爆破 微震监测
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基于CDEM的岩石基坑爆破效果的数值模拟 被引量:3
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作者 任慧敏 冯春 +3 位作者 唐昊天 张大帅 王彪 赵红华 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2022年第6期15-24,41,共11页
为探讨延时时间及炮孔间距对岩石基坑爆破破碎效果的影响规律,依托大连地铁五号线虎滩公园站,建立岩体二维数值计算模型,通过连续-非连续数值模拟方法(CDEM)中的JWL爆炸模型及断裂能模型,对岩石基坑开展了爆破过程的数值模拟,并通过应... 为探讨延时时间及炮孔间距对岩石基坑爆破破碎效果的影响规律,依托大连地铁五号线虎滩公园站,建立岩体二维数值计算模型,通过连续-非连续数值模拟方法(CDEM)中的JWL爆炸模型及断裂能模型,对岩石基坑开展了爆破过程的数值模拟,并通过应力、振动速度、平均破碎尺寸、极限破碎尺寸、大块率及系统破裂度等指标进行综合分析。结果显示:模型监测点处以拉应力破坏为主导,延时35 ms时应力波叠加效果较好,引起的模型监测点峰值振速较小;随着延时的增大,岩石爆破效果逐渐变差,而当延时为25 ms时,较短的延时不利于应力波的传播和衰减导致爆破效果不佳。监测点处y方向峰值振动速度随着炮孔间距L的增大逐渐减小,岩石爆破效果逐渐改善,而过大的炮孔间距会阻碍应力叠加。炮孔间距6 m时能够有效减少大块率,爆破破碎效果最佳。改变炮孔间距相对于改变延时时间大块率降低了3.2%,系统破裂度提高了3.8%,因此,改变炮孔间距优于改变延时时间的爆破效果。 展开更多
关键词 基坑爆破 cdem 合理延时 炮孔间距 数值模拟 破碎尺寸 大块率
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基于CDEM的高桩码头承载力数值模拟 被引量:2
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作者 陆晶晶 刘天苹 +1 位作者 李世海 李丹 《水运工程》 北大核心 2010年第9期41-47,共7页
主要采用基于连续介质的离散元方法(CDEM)对高桩码头结构进行数值模拟。对CDEM方法在结构分析中应用验证可行的基础上,采用随机网格的方法对不规则抛石棱体进行模拟,根据实际的高桩码头建立数值计算模型,分析了其在不同加载条件下承载... 主要采用基于连续介质的离散元方法(CDEM)对高桩码头结构进行数值模拟。对CDEM方法在结构分析中应用验证可行的基础上,采用随机网格的方法对不规则抛石棱体进行模拟,根据实际的高桩码头建立数值计算模型,分析了其在不同加载条件下承载力的大小,得出码头结构破坏以及破坏程度的临界荷载。同时提取结构关键点的位移,将其与相对应的不同的加载等级进行详细分析,得出了破坏前后不同的直线型与抛物线型增长方式,为海洋工程结构的设计与分析提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 cdem 高桩码头 承载力 数值模拟
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A semi-spring and semi-edge combined contact model in CDEM and its application to analysis of Jiweishan landslide 被引量:37
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作者 Chun Feng Shihai Li +1 位作者 Xiaoyu Liu Yanan Zhang 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2014年第1期26-35,共10页
Continuum-based discrete element method(CDEM)is an explicit numerical method used for simulation of progressive failure of geological body.To improve the efficiency of contact detection and simplify the calculation st... Continuum-based discrete element method(CDEM)is an explicit numerical method used for simulation of progressive failure of geological body.To improve the efficiency of contact detection and simplify the calculation steps for contact forces,semi-spring and semi-edge are introduced in calculation.Semispring is derived from block vertex,and formed by indenting the block vertex into each face(24semisprings for a hexahedral element).The formation process of semi-edge is the same as that of semi-spring(24semi-edges for a hexahedral element).Based on the semi-springs and semi-edges,a new type of combined contact model is presented.According to this model,six contact types could be reduced to two,i.e.the semi-spring target face contact and semi-edge target edge contact.By the combined model,the contact force could be calculated directly(the information of contact type is not necessary),and the failure judgment could be executed in a straightforward way(each semi-spring and semi-edge own their characteristic areas).The algorithm has been successfully programmed in C++program.Some simple numerical cases are presented to show the validity and accuracy of this model.Finally,the failure mode,sliding distance and critical friction angle of Jiweishan landslide are studied with the combined model. 展开更多
关键词 Continuum-based discrete element method (cdem) Contact detection method Semi-spring Semi-edge LANDSLIDE
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基于CDEM软岩巷道围岩破坏机理与支护技术研究 被引量:1
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作者 马腾飞 《山西焦煤科技》 2017年第11期43-47,共5页
针对河南焦作方庄煤矿-400 m水平大巷的变形破坏情况,通过分析现场工程条件,结果监测数据和理论分析,研究了软岩巷大巷的破坏机理。根据其变形特点,设计了高强度预应力锚杆锚索支护方案,利用CDEM数值模拟软件,与无支护、锚杆锚索、注浆... 针对河南焦作方庄煤矿-400 m水平大巷的变形破坏情况,通过分析现场工程条件,结果监测数据和理论分析,研究了软岩巷大巷的破坏机理。根据其变形特点,设计了高强度预应力锚杆锚索支护方案,利用CDEM数值模拟软件,与无支护、锚杆锚索、注浆支护、U型钢、锚杆锚索+喷浆+U型钢等支护进行对比研究。通过CDEM数值模拟软件对方案进行模拟,对模拟结果进行对比分析后得出锚杆锚索+喷浆+U型钢复合支护方案能有效控制软岩巷道变形。 展开更多
关键词 软岩大巷 围岩破坏机理 cdem数值模拟 复合支护
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基于CDEM的露天边坡爆破开采稳定性数值模拟研究
10
作者 刘殿军 冯春 +4 位作者 王永增 朱心广 王润 曹洋 孟磊磊 《中国金属通报》 2020年第1期294-295,共2页
本文利用连续-非连续单元法(CDEM),采用应变软化模型和朗道爆源模型,对爆破作用下露天边坡的动力响应进行了直接模拟。研究了单孔爆破作用下后方岩体的破坏特征,探讨了爆破距离对边坡稳定性的影响规律。结果表明,爆破作用下后方岩体主... 本文利用连续-非连续单元法(CDEM),采用应变软化模型和朗道爆源模型,对爆破作用下露天边坡的动力响应进行了直接模拟。研究了单孔爆破作用下后方岩体的破坏特征,探讨了爆破距离对边坡稳定性的影响规律。结果表明,爆破作用下后方岩体主要发生拉伸损伤破坏,破坏区域形状为一受控于临空面及爆破平台表面的椭球体,单孔爆破作用下对后方岩体的影响区域为10m ~ 15m。随着爆破距离的减小,边坡表面的振动合速度呈线性增大趋势。 展开更多
关键词 爆破开采 露天边坡 稳定性分析 cdem 数值模拟
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基于CDEM对大涵地震滑坡稳定性分析
11
作者 秦顺海 邬中荣 《工程技术研究》 2018年第12期61-62,共2页
重庆市乌江流域是我国地质灾害频发区,特别是在强降雨和地震条件下导致严重的危害,对坡体稳定性研究十分必要。根据其流域内典型土质滑坡大涵滑坡勘查的地质断面资料,基于连续介质力学的离散元法(CDEM)对自然状态,地震状态下的大涵滑坡... 重庆市乌江流域是我国地质灾害频发区,特别是在强降雨和地震条件下导致严重的危害,对坡体稳定性研究十分必要。根据其流域内典型土质滑坡大涵滑坡勘查的地质断面资料,基于连续介质力学的离散元法(CDEM)对自然状态,地震状态下的大涵滑坡稳定性进行了量化评价,并与基于滑坡防治工程勘查规范的推力传递系数法计算的安全系数对比。研究结果表明,大涵滑坡为中型深层土质牵引式滑坡,高速公路修建对坡体前缘的开挖是滑坡发生的直接诱因,通过基于连续介质力学的离散元法模拟的破坏过程、破坏形式与滑坡实际情况吻合,得出的安全系数与传递系数法计算结果基本一致,而前者更偏于安全。 展开更多
关键词 cdem 推力传递系数法 大涵滑坡 地震工况
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基于CDEM的天然气水合物沉积物水力压裂裂纹扩展数值模拟
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作者 黄宇东 王天驹 +3 位作者 王蕊 王昊天 鲁晓兵 张旭辉 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期28-38,共11页
目前,天然气水合物开采存在储层渗透率低和热传导导致生产效率低等问题.作为一种常规油气勘探中有效提高储层渗透率的技术,水力压裂有望用于改善天然气水合物储层的渗透率,提高采收效率.然而,有关含天然气水合物沉积物(GHBS)水力压裂应... 目前,天然气水合物开采存在储层渗透率低和热传导导致生产效率低等问题.作为一种常规油气勘探中有效提高储层渗透率的技术,水力压裂有望用于改善天然气水合物储层的渗透率,提高采收效率.然而,有关含天然气水合物沉积物(GHBS)水力压裂应用的研究却很少.本文采用有限元和离散元耦合的连续离散元法(CDEM),对不同地层性质的天然气水合物沉积物(GHBS)的水力压裂过程进行了二维的数值模拟,研究了储层性质和压裂参数对GHBS中裂缝生成的影响.主要结论是,在本研究考虑的压裂参数和沉积物性质中,内摩擦角越小、注入流量越大对产生裂缝越有利;当饱和度和黏聚力处于适当范围时,最有利于产生裂缝;当各方向的地应力相等时,最有利于压裂产生裂缝,但最不利于主要裂缝向更远的方向延伸. 展开更多
关键词 含天然气水合物沉积物 水力压裂 离散元法 地层性质 水合物储层 天然气水合物开采 内摩擦角 裂纹扩展
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高地应力巷道掏槽爆破的应力演化与损伤破裂研究
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作者 丁晨曦 梁欣桐 +4 位作者 杨仁树 郭啸 杨阳 周俊 朱心广 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期79-88,共10页
近年来,矿产资源的开采状态由露天转地下,由浅部转深部,在深部岩体的钻爆法施工中,地应力对爆破效果有显著影响。有关掏槽爆破机理和应用的研究主要是针对浅部地层中的巷道爆破施工,没有考虑地应力对爆破效果的作用。采用一种考虑爆破... 近年来,矿产资源的开采状态由露天转地下,由浅部转深部,在深部岩体的钻爆法施工中,地应力对爆破效果有显著影响。有关掏槽爆破机理和应用的研究主要是针对浅部地层中的巷道爆破施工,没有考虑地应力对爆破效果的作用。采用一种考虑爆破荷载下粉碎区能量耗散的改进型连续-非连续单元法(Continuum-Discontinuum Element Method,CDEM),基于二维平面应变模型,分别研究了普通直眼掏槽爆破和大空孔直眼掏槽爆破在不同地应力条件下的应力演化过程和破裂损伤特征。数值模拟结果表明,大空孔的存在增强了爆炸应力波的反射拉伸作用,削弱了地应力对爆炸裂纹扩展的抑制作用,促进了爆炸主裂纹的扩展,增加了掏槽爆破的分形损伤和损伤面积,提高了掏槽爆破的岩体破碎程度。双向等压地应力对爆炸裂纹的扩展有抑制作用,对径向爆炸裂纹的扩展尤为显著。较大的地应力削弱了孔间爆炸应力波的相互作用,相邻炮孔对爆炸主裂纹扩展的导向效应减弱。随着地应力的增加,爆炸裂纹的分形维数和分形损伤整体上呈逐渐减小的趋势,但是大空孔直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积均显著大于普通直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积。说明在高地应力环境下,大空孔直眼掏槽爆破依然能够显著增加岩石破碎程度和破碎范围,提高爆破效果和破碎效率。 展开更多
关键词 地应力 掏槽爆破 cdem 应力演化 损伤破裂
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Numerical Analysis of Perforation during Hydraulic Fracture Initiation Based on Continuous-Discontinuous Element Method
14
作者 Rui Zhang Lixiang Wang +2 位作者 Jing Li Chun Feng Yiming Zhang 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第8期2103-2129,共27页
Perforation is a pivotal technique employed to establish main flow channels within the reservoir formation at the outset of hydraulic fracturing operations.Optimizing perforation designs is critical for augmenting the... Perforation is a pivotal technique employed to establish main flow channels within the reservoir formation at the outset of hydraulic fracturing operations.Optimizing perforation designs is critical for augmenting the efficacy of hydraulic fracturing and boosting oil or gas production.In this study,we employ a hybrid finite-discrete element method,known as the continuous–discontinuous element method(CDEM),to simulate the initiation of post-perforation hydraulic fractures and to derive enhanced design parameters.The model incorporates the four most prevalent perforation geometries,as delineated in an engineering technical report.Real-world perforations deviate from the ideal cylindrical shape,exhibiting variable cross-sectional profiles that typically manifest as an initial constriction followed by an expansion,a feature consistent across all four perforation types.Our simulations take into account variations in perforation hole geometries,cross-sectional diameters,and perforation lengths.The findings show that perforations generated by the 39g DP3 HMX perforating bullet yield the lowest breakdown pressure,which inversely correlates with increases in sectional diameter and perforation length.Moreover,this study reveals the relationship between breakdown pressure and fracture degree,providing valuable insights for engineers and designers to refine perforation strategies. 展开更多
关键词 Hydraulic fracturing real perforation shape breakdown pressure perforation layout design cdem
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砾石影响下裂缝扩展规律数值模拟
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作者 王涛 程垒明 +3 位作者 项远铠 承宁 王博 周航 《新疆石油天然气》 CAS 2023年第1期42-48,共7页
大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术,砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大,裂缝形态复杂、迂曲度高,支撑缝长较短,难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非... 大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术,砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大,裂缝形态复杂、迂曲度高,支撑缝长较短,难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立了含砾石二维流-固全耦合裂缝扩展模型,系统研究了应力差、砾石含量和施工排量对裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明:基于CDEM方法的多相复合介质水力压裂模型能够准确模拟砾石影响下裂缝扩展形态;裂缝遇到高强度砾石时易偏转绕流,产生迂曲裂缝;高应力下,水力裂缝先绕砾偏转,后转向至水平最大主应力方向扩展;砾石影响下,裂缝扩展会憋压形成“高压区”,促进产生局部微裂缝,提高储层改造体积。研究为砂砾岩储层压裂设计优化奠定了理论基础。 展开更多
关键词 流固耦合 水力压裂 裂缝扩展 cdem 砾岩
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坚硬岩层顶板切顶留巷关键参数确定与应用研究 被引量:2
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作者 王辉 陈召 +1 位作者 王小良 张盛 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第6期153-162,共10页
以云盖山一矿22204工作面切顶留巷为工程背景,对直接顶内含有厚层较坚硬砂岩的预裂爆破切顶关键参数的确定进行了研究;建立了双孔爆破力学模型,采用CDEM数值模拟对比分析了不同切顶高度、切顶角度方案下留巷围岩的变形特征。结果表明:... 以云盖山一矿22204工作面切顶留巷为工程背景,对直接顶内含有厚层较坚硬砂岩的预裂爆破切顶关键参数的确定进行了研究;建立了双孔爆破力学模型,采用CDEM数值模拟对比分析了不同切顶高度、切顶角度方案下留巷围岩的变形特征。结果表明:切顶可以有效减小留巷顶板悬臂长度,实现卸压保护巷道的目的;切顶高度的变化主要影响采空区的充填程度及短悬臂梁的厚度,切顶角度的变化主要影响顶板悬臂梁的长度以及矸石对悬臂梁的侧向支撑作用,切顶高度和切顶角度都存在1个合理的取值范围,并非越大越好;最终确定的切顶高度为9m,切顶角度为15°,爆破钻孔间距为800 mm,实现了成功留巷。 展开更多
关键词 切顶卸压 沿空留巷 预裂爆破参数 双孔爆破力学模型 cdem
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隧道围岩结构面倾角对诱发岩爆的影响研究
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作者 周雄 孟凡震 +4 位作者 修占国 岳祝凤 王玮 崔广昊 王在泉 《水利与建筑工程学报》 2023年第4期94-100,共7页
为了解结构面倾角对诱发岩爆动力失稳行为的影响,通过采用GDEM数值模拟软件,开展了含不同角度闭合多节理的直墙拱形隧道在全断面开挖卸荷作用后对诱发结构面型岩爆的数值模拟研究,分析了隧道在开挖卸荷下围岩的裂纹扩展行为、应力变化... 为了解结构面倾角对诱发岩爆动力失稳行为的影响,通过采用GDEM数值模拟软件,开展了含不同角度闭合多节理的直墙拱形隧道在全断面开挖卸荷作用后对诱发结构面型岩爆的数值模拟研究,分析了隧道在开挖卸荷下围岩的裂纹扩展行为、应力变化、碎块体的体积与块体的弹射速度等力学特征。研究表明,由于围岩内节理倾角空间位置的不同,导致在隧道开挖卸荷后,容易在节理尖端围岩处形成应力集中,造成不同程度的应力重分布,改变了围岩裂纹的扩展行为和承载能力。且围岩破坏模式受结构面倾角的影响明显,缓倾角强化了结构面的抗剪切作用,不易形成岩爆。陡倾角易诱发压剪滑移破坏,诱发岩爆。研究结果对含节理隧道的开挖设计与灾害防治有重要的工程意义和学术价值。 展开更多
关键词 直墙拱形隧道 岩爆 开挖卸荷 结构面倾角 连续与非连续的数值方法(cdem)
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应用于抓斗卸船机的微孔挡风板防尘效果研究
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作者 黄嘉韬 赵章焰 《起重运输机械》 2023年第15期40-45,共6页
煤炭输出港码头前沿存在的粉尘污染现象,对周边居民和港区工作人员造成很大困扰。治理粉尘的技术主要分为防尘和除尘2种。常用的除尘方法喷淋除尘和干法除尘都有一定的效果和场合限制,而挡风板防尘通过设置带孔网板形成风障,降低风速,... 煤炭输出港码头前沿存在的粉尘污染现象,对周边居民和港区工作人员造成很大困扰。治理粉尘的技术主要分为防尘和除尘2种。常用的除尘方法喷淋除尘和干法除尘都有一定的效果和场合限制,而挡风板防尘通过设置带孔网板形成风障,降低风速,从而抑制粉尘扩散,已在国外码头取得较好效果。文中在应用流体动力学的基础上,同时用离散单元法将离散的微小单元对粉尘颗粒进行耦合模拟,对应用于抓斗卸船机上的挡风板防风效果进行了研究,为工程应用提供参考。 展开更多
关键词 抓斗卸船机 挡风板 流体动力学 cdem-CFD耦合方法
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复合冲击作用下PDC钻齿破岩过程连续-非连续数值模拟研究 被引量:3
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作者 秦承帅 孙洪斌 +4 位作者 李利平 刘学港 刘知辉 冯春 孙子正 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期109-120,共12页
复合冲击钻进是兼具轴向和扭转2个维度冲击的新型破岩技术,针对岩石在聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)钻齿轴向-扭转2个方向冲击作用下破坏机制复杂、复合冲击破岩机理不清晰等问题,基于连续-非连续分析方法... 复合冲击钻进是兼具轴向和扭转2个维度冲击的新型破岩技术,针对岩石在聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)钻齿轴向-扭转2个方向冲击作用下破坏机制复杂、复合冲击破岩机理不清晰等问题,基于连续-非连续分析方法(Continuous Discontinuous Element Method,CDEM),建立基于共享节点的FEM-DEM岩石模型,再通过室内单轴压缩实验验证该计算模型的合理性。基于JavaScript二次开发,建立单钻齿复合冲击运动模型,并模拟PDC单钻齿在正弦函数下的复合冲击破岩过程。通过对岩屑、径向剪切裂纹、侧向裂纹和侧向主裂纹等形成过程的分析,揭示岩石在复合冲击作用下的破坏规律。在此基础上,建立单钻齿复合冲击切削力学模型,开发适用于分析复合冲击破岩钻进的连续-非连续数值算法,分析不同切削深度、前倾角度、轴向冲击速度、扭转冲击速度下的破岩效果,探讨不同钻齿参数下的切削力和破岩规律。结果表明:复合冲击作用下钻齿前方和下方岩石均发生大体积破碎,可实现“立体破岩”效果,进而减小钻头的粘滑效应。钻齿与岩层的接触面积、接触弧长、冲击能量的分配效果是影响复合冲击破岩效率的关键因素。岩层的破碎体积随着切入深度的增大而增大,但钻齿所受的切削力也会同步增大;冲击角度影响冲击能量在水平和垂直方向的分布效果,较小的前倾角度下钻齿破岩体积较大;提高轴向冲击速度和扭转冲击速度可提高岩层破碎体积,但钻齿所受的切削力也相对较大,不利于钻具寿命的延长。研究结果可对提高不同工况下的破岩效率、优化PDC钻齿设计参数、延长钻具使用寿命等提供借鉴意义。 展开更多
关键词 破岩 复合冲击钻进 PDC钻齿 破岩机理 连续-非连续分析方法 数值模拟
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半弹簧接触模型及其在边坡破坏计算中的应用 被引量:22
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作者 冯春 李世海 刘晓宇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期184-192,共9页
提出了一种用于判断、描述三维离散块体的接触状态,计算块体间接触力的半弹簧接触模型.该模型将一对接触块体分为母块体及子块体,半弹簧位于母块体上,由母块体各节点缩进至各母面面内形成,目标面位于子块体上.该模型根据半弹簧与目标面... 提出了一种用于判断、描述三维离散块体的接触状态,计算块体间接触力的半弹簧接触模型.该模型将一对接触块体分为母块体及子块体,半弹簧位于母块体上,由母块体各节点缩进至各母面面内形成,目标面位于子块体上.该模型根据半弹簧与目标面的几何关系直接计算接触力,无需耗费大量时间判断两个块体的接触类型及计算两个块体的接触面积.该模型可以解决准三维条件下地质体渐进破坏的计算,将该模型应用于边坡渐进破坏分析,计算结果与实际情况相符. 展开更多
关键词 块体离散元 cdem 接触探测 半弹簧 边坡
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