大型深埋硬岩矿山回采优化的数值模拟研究

随着地下资源大规模开发,大型深埋硬岩矿山回采稳定性逐渐得到重视。结合某矿山可行性研究,通过前期基础性地质勘查,取得了矿区原岩应力和岩石的物理力学性质,在此基础上利用FLAC软件进行空区(群)稳定数值模拟。选择最大拉应力、最大压应力、塑性区面积、拉破坏区面积和关键点位移作为判别指标,考虑地下空区开挖过程,通过正交试验设计,分析了考虑不同稳定评价指标情况下采场结构参数对于采场稳定性影响,得出了最优的采场结构参数,通过综合分析得出了供设计参考的采场结构参数。

销孔间隙与孔壁承压容许应力取值研究

销连接是现代钢结构连接常用的形式,然而销孔与销轴之间不可避免地存在间隙。利用ANSYS软件研究销孔间隙对耳板孔壁承压容许应力的影响。在弹塑性阶段,通过详细的数值分析以塑性区面积为"桥梁"研究了销孔间隙对耳板孔壁承压建议容许应力的影响。将得到的离散数据进行解析拟合,给出了耳板承压建议容许应力随销孔间隙变化的公式。

突变理论在某重力坝建基面失稳判据中的应用研究

对比分析了重力坝沿建基面失稳的位移突变判据、塑性区面积突变判据、塑性应变能突变判据三种判据的合理性,通过工程实例对折叠突变模型、尖点突变模型和燕尾突变模型的计算结果和可行性进行了比较分析,提出了基于理想弹塑性有限元计算的重力坝沿建基面失稳判定方法。结果表明:用塑性区面积突变判据或塑性应变能突变判据进行重力坝沿建基面的稳定性判定比采用位移突变判据计算结果更为合理;用尖点突变模型和燕尾突变模型进行重力坝沿建基面的稳定性判定计算比采用折叠突变模型结果更为合理;采用尖点突变模型的计算量比燕尾突变模型小很多,是研究重力坝建基面失稳的较合理有效的突变模型。

基于机器学习的锚固岩质边坡变形预测

锚索锚固是一种广泛使用的边坡加固技术,锚固性能的研究是锚固的核心问题之一。利用有限差分程序建立324组物理力学参数不同的锚固边坡,组成包括锚索参数和岩土体性质参数的9维输入指标和以沉降位移和塑性区面积为输出指标的数据集,分析输入输出指标间的关系。随后用随机森林和神经网络方法学习数据并建立层状边坡变形预测模型。分析显示,边坡沉降位移和塑性区面积预测结果变化对锚索性质参数中锚索总长度变化最敏感,锚固力的变化影响最小;岩土体物理力学性质中边坡力学指标黏聚力、内摩擦角起主要影响作用,岩土体密度变化影响最小;对预测结果的误差分析表明随机森林变形预测模型预测准确性比反向传播(back propagation, BP)神经网络变形预测模型高5%~10%;模型预测沉降的偏差率小于预测塑性区面积的偏差率。研究表明随机森林算法在锚固效果预测问题上更加具有适用性,通过建立预测模型可以快速预测锚固边坡沉降位移和塑性区面积,指导锚固方案优化和变形控制设计。

基于突变理论的重力坝沿建基面失稳判据研究

突变理论注重研究系统状态发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统如何从连续渐变状态向系统性质突变的转变。混凝土重力坝不仅材料本身非线性明显,并且系统也具有较强非线性特性。基于突变理论,研究了突变理论应用于重力坝系统抗滑失稳的可行性,并分别从能量突变、位移突变以及塑性屈服区面积突变进行了重力坝沿建基面的失稳判据研究。通过分析计算结果并将其与传统分析方法比较后指出,对于不同出发点的突变判据,所得到的结果并不一定一致。为了更好的表征结构的性态的转变,应当选择合适的突变指标,以客观反映系统的状态变化,比如本文中的总塑性应变能指标。同时失稳判据的确定不能仅依赖于一种方法,应该建立一种综合评价的方法体系。

销孔直径、销孔间隙与孔壁承压容许应力取值研究

销连接是现代钢结构连接常用形式,现实条件下销轴和销孔之间都会有间隙。在弹塑性阶段,通过数值分析以塑性区面积为"桥梁"研究了销孔间隙对耳板孔壁承压建议容许应力的影响。