曲线顶管的三维力学模型理论分析与应用

大口径急曲线顶管施工技术已经在上海地区得到成功的应用,但曲线顶管施工对周围土体稳定性影响和管体结构受力、位移的空间变化有待深入研究和探讨。本文试图从经典弹性力学基本原理出发,利用壳体理论和温克尔假设建立曲线顶管与土体相互作用的三维力学模型,以模拟曲线顶管在软土地层中的施工力学性态。给出了曲线顶管纵向和法向位移的理论解,并进而给出了结构的内力和地层抗力。与具体工程实测位移比较表明,位移的理论解和实测值有相当的一致性,本文的理论结果是合理的。

剪切流场中液滴形变的三维力学模型初探

分析了油水乳化液中分散相液滴的受力及形变,从理论上提出了剪切流场中液滴形变的三维力学模型。通过实验观测了液滴在由两个同心圆筒形成的旋转剪切流场中的变形情况,并对建立的三维力学模型进行了验证。测量结果表明:实验观测值和理论值有较好的一致性。未加乳化剂时,在z方向上,随着液滴拉伸率的增加,液滴的变形收缩系数也随之增加;与未加乳化剂时相比,加入乳化剂时液滴的变形收缩系数偏离理论值更大;对于有表面活性剂的自由液滴来说,液滴破裂所需要的临界剪切率比没有表面活性剂时要低。

堆石混凝土三维力学模型建模方法

为建立堆石混凝土三维力学模型,首先采用三维随机多面体来模拟堆石颗粒,提出了堆石颗粒的空间随机分布算法和密实算法;其次提出了自密实混凝土填充算法,生成了堆石混凝土三维力学模型;最后利用建立的三维力学模型,分析了单轴受压条件下,堆石混凝土结构组成对其力学性能的影响,并将计算结果与试验结果进行了对比.结果表明:所建立的堆石混凝土三维力学模型不仅能够反映堆石颗粒大小、形状和空间分布的随机性,还能反映其密实过程和堆石体骨架对堆石混凝土力学性能的影响,具有一定的可靠性,可以弥补试验条件的限制,为进一步研究堆石混凝土力学性能提供参考.

基于三维力学模型的大范围自然边坡稳定性概率评价方法

为了对大范围自然边坡的滑坡危险度进行评价,利用GIS技术作为平台,把传统的三维极限平衡力学模型耦合到概率统计分析框架中,提出一个基于边坡单元的定量评价的新方法。在把大面积的研究区域划分为边坡单元后,采用一个基于GIS的三维力学模型计算每个边坡单元三维安全系数的分布。假定此分布遵从对数正态分布,再采用一个可靠性指标计算该分布中小于某临界值的概率,并以此来定量评价该边坡单元的整体滑坡危险度。此方法同时也可以求得各边坡单元的最危险滑动面的位置和规模。开发一个专业GIS系统来完成所有的计算分析步骤,本系统能够快速、高效地完成大量的三维建模与安全系数计算,综合了三维力学模型与概率统计方法的优点,实现了对地形地质条件复杂多变的大范围自然边坡的稳定性定量评价。通过对日本一国道边坡应用对本方法的有效性进行了验证。

抽油杆偏磨三维力学模型的建立与分析

对抽油机井的杆柱运动状态、杆柱所受的各种摩擦力进行分析与计算,考虑抽油杆柱的约束条件和井斜角、方位角的变化等边界条件后,建立了抽油杆柱的三维受力模型。对模型进行相关分析,找出了在定向井、水平井里容易发生偏磨的部位,从而指导杆柱的优化设计和优化配套防偏磨工艺,解决现场存在的管杆偏磨问题,延长油井的生产周期。

定向井抽油杆三维力学模型及在偏磨中的应用

杆管偏磨是油田开发过程中有杆泵生产面临的重要问题,井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。文章依据微元分析理论,对运动状态下的抽油杆柱进行了受力分析,建立了描述抽油杆柱在定向井中受力状态的三维力学模型,模型采用波动方程的形式,考虑了井眼轨迹、杆柱组合、抽油泵以及流体的影响,通过有限差分法进行求解。实例计算表明,该模型可以较为准确地预测定向井中抽油杆的偏磨位置以及偏磨程度。

基于Mckyes-Ali模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究

为研究盾构法施工过程中任意位置刀具与软土之间的相互作用,基于朗肯被动土压理论,以Mckyes-Ali理论建立的耕作刀具切土阻力模型为基础,考虑切削土与刀具、地层的法向力、黏聚力以及自身重力等,引入表示切刀任意位置的参变量L和Ψ,根据力的平衡原理,建立任意位置刀具的切削软土三维力学模型。最后,通过与已有模型对比,验证了该模型的准确性;通过编制Excel计算界面,保证了该模型工程应用的可行性。该模型适用于盾构任意位置切刀的受力分析,为刀盘刀具的地质适应性设计提供了更加全面的切刀受力计算公式。

竖向锚定板水平抗拔承载力三维力学模型分析

竖向锚定板的水平抗拔承载力确定是锚定板档土结构设计中一个不可回避的关键问题,而当前有关这方面的理论研究还存在很多不足。在总结了当前有关竖向锚定板水平抗拔承载力研究的基础上,深入分析了竖向锚定板水平受拉时的三维力学机制,指出了当前理论研究中存在直接套用条形锚定板的平面应变模型用于矩形锚定板的三维问题、板前滑移线场假定具有主观性、未考虑板土接触面的真正力学特征对系统力学机制的影响这3方面的不足之处,论证了构建三维力学模型的必要性;并进一步就该问题三维力学模型的构建、板土接触面特性的考虑以及浅锚、深锚的统一指明了研究思路,为后续竖向锚定板抗拔承载力的深入理论研究奠定了基础。

采空区群蠕变突变三维力学模型构建及稳定性精确预测

针对双向分层条式充填采矿法空区群特点,系统地构建顶板和矿柱为一体的三维空间力学模型,引入弹性力学和结构力学相关理论,推导出3种边界条件下顶板中心下沉挠度的曲线方程。综合运用突变和蠕变理论,从能量转化角度阐明采空区群突变机理,建立采空区群系统突变失稳计算流程,导出采空区群顶板蠕变微分方程,实现对采空区群突变失稳规律和稳定时限的精确预测,通过实例计算和数值模拟分析,验证其有效性。此外,全面分析影响采空区群稳定性的主控因子,并得出影响因子的影响程度。通过调节影响因子参数,可预测控制采空区群稳定性,选择最佳充填时机,优化采场结构参数。研究结果表明:采空区群系统稳定性与矿柱支撑面积率、矿柱峰值抗压强度、矿柱弹性模量呈正相关,与顶板均布荷载呈负相关;当顶板-矿柱系统处在固支模式时,采场参数对系统稳定性影响最显著;当采场参数足够大时,固支模型和简支模型对系统稳定性影响差距不明显。

煤矿地表移动三维力学预计模型

针对开采沉陷的力学预计问题 ,给出预计的力学模型优化的判别准则 ,并进行了开采沉陷移动值的计算分析 ,表明本文所提出的方法是可行及最合理的。

下颌骨骨折三维力学计算模型研究

目的建立下颌骨三维力学模型,探讨咀嚼功能状态下,骨断端所产生的生物力学效应。方法选取6件下颌骨标本,随机分成三组,造成下颌角、体部及正中联合单一线性骨折,依据空间平行力系、静力平衡方程计算骨断端截面上的弯矩、扭矩及剪应力等,评价其力学效应。结果下颌角区骨折断端截面上产生弯矩及剪应力最大,下颌体部骨折断端截面上产生的弯矩及扭矩均较大,正中联合部骨折断端截面上只产生负弯矩。所有部位骨折离骨折部位越远,剪应力越小。结论实验结果揭示了下颌骨骨折骨断端的力学特征与骨折部位间的关系,客观地显示了骨断端力学变化特点与功能咬合点的动态变化关系。

大型地下洞室群三维地质力学模型试验中隐蔽开挖模拟系统的研究和设计

对大型地下洞室群三维地质力学模型试验中施工过程模拟的隐蔽开挖问题进行了研究探讨,确定了隐蔽开挖的基本原则,研究设计了隐蔽开挖中的定位系统、开挖系统和内窥系统,介绍了试验中隐蔽开挖的实施过程。通过这一系统的应用,实现了真正意义上的地下洞室群的施工过程试验模拟。

深部巷道围岩分区破裂三维地质力学模型试验研究

为模拟分区破裂的产生条件和破裂机制,以淮南矿区丁集煤矿深部巷道为工程背景,通过相似材料三维地质力学模型试验再现深部巷道围岩分区破裂的形成过程,通过多种测试手段获得巷道围岩内部的应变和位移呈现波峰和波谷间隔分布的波浪形变化规律,从巷道围岩的破裂现象及其应变和位移的变化规律,有效揭示深部巷道围岩分区破裂的形成条件和破坏规律,为深入研究深部巷道围岩的非线性变形破坏机制奠定坚实的试验基础。

乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

基于乌东德双曲拱坝的特定工程地质条件,采用三维地质力学模型试验技术,通过重度超载的方法,研究了坝体和坝基、坝肩从加荷到破坏的整个过程与整体稳定性.依据相似理论,按照1：300比例对大坝基础及两岸坝肩山体的岩体力学特性、不连续结构面和层面、双曲拱坝坝型等进行了相似模拟,研究了拱坝及基础的变形特征、失稳破坏过程、破坏形态以及超载能力,对拱坝与地基整体稳定安全度进行了评价.通过分析拱坝在正常蓄水位和超载作用下的位移场、坝体和坝肩的变形及其分布特征、内部断层典型测点的相对位移,对拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制进行了研究.试验结果表明：在设计荷载作用下,坝体及左右岸坝肩变形稳定,变形呈线性特征;综合位移应变测试结果及超载破坏模式定性描述,认为上游坝踵起裂安全度K1=1.7～2.0,非线性开始安全度K2 =3.5 ～4.0,拱坝坝肩与坝基整体稳定安全度K3=6.0 ～7.0.

新型组合式三维地质力学模型试验台架装置的研制及应用

根据岩体地质力学模型试验的特点,研制出一种新型组合式三维地质力学模型试验台架装置。该装置主要由台架体和台架底盘组成,其中台架体由盒式铸钢构件通过高强度螺栓连接组合而成,台架底盘由带有螺栓槽的型钢钢板并列拼接而成。通过底盘高强螺栓可将台架体与台架底盘在所要求的螺栓槽位固定,形成组合式三维地质力学模型试验台架装置。该装置在一大型分岔隧道三维地质力学模型试验中的具体应用结果表明,其具有结构新颖、刚度大、整体稳定性好、组装灵活方便、尺寸可任意调整并能满足不同规模模型试验要求的显著技术优势。

一个三维人膝关节弹性咬合的生物力学模型

基于人膝关节的解剖特征 ,在文献和试验的基础上 ,对膝关节解剖结构作了适当的简化 。

一个三维人膝关节刚性咬合的生物力学模型

基于人膝关节的解剖特征，在文献和试验的基础上，对膝关节解剖结构作了适当的简化，从而建立了一个完整的三维人膝关节刚性咬合的生物力学模型．

三维地质力学模型试验中光纤传感器的应用研究

近年来，在地下结构三维地质力学模型试验的研究中。多项新技术得到应用和开发，其中也包括采用光纤传感器量测模型材料中的应变和变形，这使模型试验上了一个新台阶。采用光纤传感器量测。对于地质力学模型试验来说还是一项新技术。该文结合在一个大比尺的地质力学模型试验中采用光纤传感器的经验，对它的实际应用及埋设方法做了进一步的探讨和设想。

一个三维水动力学模型及其在水环境中的适用性试验

发展了一个三维水动力学模型。该模型在水底磨擦项计算中，采用了流速的平方根法；在湍流扩散系数的估算中，采用了带稳定度函数的参数化方案；对垂直方向上的坐标进行了压缩，引入σ坐标；对时间变量则采用了分离模式技术，即外部模式（快过程）与内部模式（慢过程）；而求解外部模式时，采用了显式一隐式格式交错法（ＡＤＩ），从而使模型不仅计算时间缩短，且可应用于水很深而水平空间尺度很小，又有热力分层的水域中。最后作为该模型的一个实用性试验，选择了美国犹他州Ｅａｓｔ Ｃａｎｙｏｎ水库，利用该模型探讨了温跃层对风、人流及出流变化的响应情况。

深埋长隧洞三维地质力学模型试验研究

为了评价深埋长隧洞围岩的稳定性和隧洞间距的合理性,本文采用三维地质力学模型试验技术,研究在高地应力、高外水压力作用下,隧洞围岩整体稳定性以及相邻洞室开挖的相互影响效应,并与三维弹塑性有限元数值计算结果进行对比验证,研究结果表明:地质力学模型试验成果和数值计算结果基本一致,两者得到的位移场、应力场、屈服区范围都基本吻合。在高地应力、高外水压力作用下,工程所在的Ⅲ类围岩隧洞是可以安全成洞的。采用超载法进行试验和计算可知,在Ⅲ类围岩中极限超载安全系数k>1.3,开挖隧洞对洞周围岩的位移与应力影响区一般小于1倍洞径范围,隧洞的间距是合适的。