上埋式涵洞基础埋深效应下的地基承载力研究

为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方法得出的地基承载力容许值与有限元计算值进行对比分析,同时分析了涵顶和基底土压力随填土高度的变化规律,探讨了不同计算方法下地基土的抗剪强度对地基承载力的影响,通过工程实例验证本文公式的合理性。研究结果表明:①涵洞侧填土增强了地基土的抗剪强度,使涵洞地基承载力得到提高,其提高程度受到涵洞侧填土附加土压力的影响;②随着地基土的内摩擦角和黏聚力的增加,地基承载力分别呈非线性和近似线性增长趋势,且内摩擦角对地基承载力的影响程度明显大于黏聚力;③本文公式计算的地基承载力与有限元计算值符合较好,且本文公式得出的地基承载力远远大于涵洞基底土压力,符合现场涵洞地基处于安全状态的实际情况。研究成果可为确定上埋式涵洞地基承载力提供理论支撑。

浅埋深薄基岩综放覆岩运移规律的埋深效应研究

采用相似模拟实验的方法,研究了浅埋深薄基岩条件下综放开采覆岩运移规律的埋深效应,结果表明:浅埋深薄基岩条件下,虽然埋深不同,综放采场覆岩均形成了稳定的"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构,松散层和地表会随着"铰接岩梁"周期性失稳而滞后工作面成整体切落式垮落,地面出现台阶式下沉,工作面与地表沟通,进而直接破坏覆岩含水层和地表水系,生态环境遭受严重的破坏;随着埋深的增加,地表最大下沉值增加,最大下沉量位置距工作面的距离增大。

基于SPH-FEM耦合法的土体爆炸效应数值研究

岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药时最大爆坑深度到达时刻远在最大爆坑直径之前,地基表层砂土体剪切流场对爆坑直径的发展具有决定性作用;随着药包埋置深度的增加存在一个临界爆坑直径,爆坑直径近似认为只与药包当量和埋置深度相关,经简化与经验假定之后得到的爆坑直径与埋药深度之比与比例距离近似呈直线关系;砂土中爆炸波在近区表现为强间断的冲击波形式,压缩作用是造成近区砂土大变形流动的主要因素,而在爆炸远区则转变为连续的应力波形式;土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致。研究结果可以为地基工程的抗爆设计及加固提供参考。

盾构埋深对软土土拱效应影响分析

软土盾构深埋隧道竖向荷载的选取直接关系到工程的经济性与安全性。在软土地层的盾构隧道设计是否需要考虑土拱效应,关系到盾构设计的荷载取值。从应力场变化和不均匀变形的角度,分析土压力拱的作用机理,得到管-土刚度埋深对"土拱效应"的影响。软土中盾构隧道埋深越大,拱效应发挥越充分,但土拱效应比例值与埋深并非线性关系。盾构在软土2倍直径埋深及以下深部地层中开挖,土拱效应开始发挥作用。当埋深达4D时,拱效应发挥至23%。埋深范围与软土拱效应比例的对应,对软土隧道竖向荷载的取值有一定指导意义,可为后期软土不同埋深的盾构设计提供依据。

库车坳陷大北—克拉苏深层构造带有效储层埋深下限预测

白垩系巴什基奇克组是库车坳陷大北—克拉苏深层构造带一套优质储层和主要产层,其埋深大于5 000m,岩心资料缺乏,有效储层分布预测难度大。应用模型预测法、测井孔隙度包络线法、有效储层占砂岩厚度百分比法和盆模正演法4种方法,对大北—克拉苏深层构造带有效储层的埋深下限进行了预测。由于方法本身和资料品质的差异性,在不同构造区带不同方法预测的相对可靠程度以及结果有差异。采用储层评价中常用的"权重"评价法,根据各种方法的可靠程度,给予不同的权重系数,对大北—克拉苏深层构造带综合评价表明,其有效储层埋深下限约为8 000～8 300m,其中大北区带约为8 200m,克深区带约为8 300m,克深北区带和克深南区带约为8 100m,拜城北区带约为8 000m。有效储层占砂岩厚度百分比是深部储层评价的重要参数,大北—克拉苏深层构造带巴什基奇克组储层埋深与有效储层占砂岩厚度百分比呈三次幂关系,可以利用储集层的埋深范围,反过来求其有效储层厚度。

不同埋置深度条形药包爆炸挤密黄土规律分析

为了满足部队急、战时在黄土地区抢建道路的需求,利用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸挤密法中不同埋置深度的条形药包对黄土的挤密效果进行研究。从外观特征、密度等值面等方面发现了炸药能量在竖直方向上有所泄露的现象,进而通过应力型耦合系数的实验数据,定量地计算了炸药的比例爆炸埋深在1.0~2.0 m/kg 1/3的条件下能量在竖直、水平方向上的泄露程度。进一步结合爆腔体积数据,发现了在浅埋深条件下土体挤密效果与比例爆炸埋深、药包间距的规律。最后为爆炸挤密法处理地基施工提出建议。

浅埋隧道不同埋深下初期支护效应变化分析

以工程实例为背景,采用数值模拟的方法,对浅埋隧道在不同深度下(15 m,20 m,25 m,30 m,40 m)初期支护时的支护效应进行了分析,同时对支护时的不同力学特性作了阐述,为今后类似工程建设积累了经验。

水雷冲击掩埋的一维-三维模型预测

当圆柱体或非圆柱体海军水雷通过空气、水和沉积物下落时,水雷冲击掩埋状态预测模型建立了一段时间历程.模型的输出是预测水雷在空气和水柱中的运动轨迹、在沉积物中的掩埋深度和方向,以及雷体在掩埋物中凸出部分的高度、面积和体积.模型的输入包括环境、水雷特征和初始释放状态等参数.综述近30年来水雷冲击掩埋预测模型从一维到三维的发展情况:(1)一维模型预测了在水雷降落角度恒定时的水雷质心的垂向位置;(2)二维模型预测了水雷质心在(x,z)二维平面中的位置以及绕y轴的旋转情况;(3)三维模型预测了水雷质心在(x,y,z)三维空间里的位置以及绕x,y和z轴的旋转情况.这些模型均通过从水雷冲击掩埋试验中获得的实验数据进行了验证.一维模型只求解了在沿z轴方向运动的一个动量方程,它不能很好地预测水雷的运动轨迹和掩埋深度.二维模型仅限于水雷在(x,z)平面中的运动状态预测,而且要求雷体周围的流体是静止的,另外,使用了不准确的阻尼系数和不精确的沉积物动力学.因此,二维模型在水雷的运动轨迹和埋藏深度的预测上误差很大(比在Monterey湾砂底观察的深度大6～10倍).三维模型能很好地预测圆柱体、近圆柱体以及实验用的Manta和Rockan等水雷的运动轨迹和掩埋深度.

浅埋薄基岩综放工作面矿压显现规律埋深效应

采用相似模拟实验和现场实测相结合的方法,研究了埋深对浅埋深薄基岩综放工作面矿压显现规律的影响。研究结果表明:浅埋深薄基岩煤层赋存条件下采用综放开采,当煤层和基岩厚度相同时,煤层埋藏深度的变化(黄土层厚度变化)对综放工作面覆岩的结构影响不大,均形成"组合悬臂梁+铰接岩梁+拱"的结构;埋深越大,综放工作面周期来压步距越小,但动载系数及支架循环末阻力随之增大。

基于金属磁记忆评价裂纹埋深对激光熔覆层应力的影响

利用金属磁记忆技术对裂纹/应力交互影响的Fe314合金激光熔覆层应力状态进行了评价.基于"当量法",通过机加工方法在Fe314合金激光熔覆层中加工宽度恒定,埋深分别为2.5,3.0,3.5和4.0 mm的规则矩形槽模拟不同埋深的裂纹,研究了裂纹埋深对Fe314合金激光熔覆层磁场强度法向分量H_p(y)的影响规律.利用SEM对Fe314合金激光熔覆层微观组织进行观察,结合其微观组织特征分析了对H_p(y)的影响.结合压磁理论,澄清了金属磁记忆评价裂纹/应力交互作用下Fe314合金激光熔覆层应力状态的机理,获得裂纹埋深、载荷及H_p(y)梯度变化值K间关系.结果表明,随载荷增大,磁畴的有序转变导致H_p(y)曲线以过0点为中心呈顺时针转动,H_p(y)曲线斜率与幅值逐渐变大,裂纹处K逐渐变大;各向异性组织及层间界面引起应力集中,从而导致H_p(y)曲线波动明显;载荷相同时,裂纹处K随裂纹埋深增大呈二次多项式规律减小;裂纹埋深相同时,裂纹处K随载荷增大而增大;裂纹埋深越小,载荷对裂纹处K影响越明显.裂纹埋深大于3.0 mm时,Fe314合金激光熔覆层变形能力弱于45钢变形能力从而导致裂纹处K随载荷增大的速率较慢.