花岗岩自膨胀开裂破坏力电磁效应试验研究

分模块搭建监测岩石破碎过程中电磁辐射现象的试验系统,通过开展花岗岩自膨胀开裂破坏试验,研究花岗岩在内膨胀压力下开裂破坏过程中的电磁响应特征,分析花岗岩自膨胀过程中的电磁响应与破坏的关系以及开裂过程的电磁能量辐射规律。研究结果显示:花岗岩主破裂瞬间,产生最大的幅度在0.2 mV左右的电磁辐射。主破裂发生以前,微裂纹在特征时间点发生突变贯通,伴随较强的电磁信号。花岗岩破裂过程中的电磁辐射强度具有方向性。通过试验装置检测到的电磁信号的频率主要是低频,而且存在特征频率,破裂时以电磁波方式向外辐射的能量多以这些特征频率进行辐射。

沥青混凝土路面开裂破坏的渗流模型分析

渗流模型是处理相变与临界现象的有力工具,在本质上属于概率论的一个分支。沥青混凝土路面的开裂破坏是由于无数条微裂缝之间相互连通而导致的,其微裂缝无限连通的过程在数学上属于渗流问题。将渗流模型理论应用于沥青混凝土路面破坏过程的描述,通过选择合适的渗流模型,对沥青混合料破坏的最近邻、次近邻和第三近邻等3种状态的渗流演变过程进行了计算分析,用重整化群方法求出渗流阈值,用以确定沥青混凝土路面开裂破坏的临界条件,为沥青混凝土路面破坏研究提供一种新的思路。

基于FDEM的戒台寺古滑体开裂破坏过程数值模拟

戒台寺古滑坡体受多期构造运动控制,边坡岩体中裂缝发育,结构破碎,风化卸荷引起局部滑移严重。2005年,对古滑体Ⅰ级和Ⅱ级平台进行了综合治理,但2013年后期,戒台寺大雄宝殿后墙和后花园地面又发育多组裂缝,且在Ⅲ级平台坡脚处发现大量新断口崩塌坡积物,古滑体有复活征兆。为探索戒台寺古滑坡体从二次稳定到开裂破坏的变形机制和破坏特征,文章首先采用杂交有限元-离散元法(FDEM)建立戒台寺古滑坡体数值模型;然后,将模拟计算结果与现场GPS地表位移监测曲线和破坏特征进行对比分析,结果显示FDEM数值模型较好地再现了戒台寺古滑坡体局部开裂、扩展、贯通、脱离、滑移、碰撞和堆积全过程;最后,判断出戒台寺古滑坡体的危险区域,为古滑坡体深部力学监测点设置提供科学依据。

基于模糊集理论的土石坝开裂破坏风险分析

针对传统土石坝抗裂可靠度分析只考虑变量随机性的不足,引入模糊集理论,综合考虑土体应变参数随机性和模糊性及失效准则模糊性分析,构建了土石坝开裂破坏风险评估模型。求解模型时,运用水平截集将模糊参数转化为区间数,采用Monte Carlo模拟方法求解模糊风险率区间上下限。应用该模型对毛尖山水库大坝进行开裂风险分析,当水平截集α取0.5时,得到大坝运行5 a和39.5 a的开裂破坏模糊风险率区间分别为[5.23%,7.91%]和[28.91%,32.49%]。分析结果表明:与根据传统风险确定值得出的结论相比,根据模糊风险率区间得出的结论更切合大坝开裂的实际状况,可为大坝结构安全评估与管理提供参考和依据。

复杂壳体制件开裂破坏的CAE分析

以某液体输送部件为例,对复杂塑料壳体制件开裂破坏的原因进行分析,通过CAE技术从制品使用过程和加工工艺两方面找出产生缺陷的原因,并提出优化方案。结果表明,优化工艺后成型的复杂壳体制件的残余应力明显减小,体积收缩也比较均匀,缺陷明显减轻。

岩石圆盘径向压缩破坏的Voronoi子块体单元DDA方法模拟

非连续变形分析(DDA)方法是计算离散可变形块体系统力学行为的数值计算方法,可通过子块体单元DDA方法模拟岩石的开裂破坏。考虑到Voronoi多边形颗粒与细观尺度下岩石矿物晶粒形态的相似性,提出一种基于随机圆的Voronoi颗粒单元模型生成方法;并通过完整及带预制裂纹岩石圆盘径向压缩破坏的模拟,验证岩石破裂问题Voronoi子块体单元DDA模拟方法的适用性。结果表明,当子块体单元数较小时,圆盘表现出更高的整体强度;随着子块体单元数的增大,起裂处位置更接近真实,开裂破坏路径更清晰;子块体单元数较大时不同倾角预制裂纹圆盘破坏的模拟结果与实验结果高度吻合,并能有效反映圆盘中心加工小孔对开裂破坏路径的影响。使用Voronoi子块体单元DDA方法能够有效模拟岩石的开裂破坏过程,为进一步开展基于Voronoi颗粒单元模型的岩石开裂破坏模拟创造了条件。

大型引射筒呼吸振动破坏机理的实验和模拟研究

针对某大型引射筒结构,通过有限元模拟分析,找到了对应于纵向裂纹的引射筒花瓣状呼吸振动模态及其频率;应用动应力分析,发现引起该引射筒破坏的频率主要集中在200～300 Hz的低频段.并进行了相关的模态试验,得到了典型的呼吸振动模态及频率,与计算结果进行了对比;结果表明计算与试验符合得很好,验证了数值建模与分析的合理性.

隔离边界条件下连续降雨诱发黄土边坡开裂试验研究

为了对连续降雨诱发黄土边坡破坏过程有更直接深入的认识,在陕北大型均质黄土边坡设置隔离边界并开展人工模拟降雨现场试验.总结了边坡开裂破坏特征,分析了坡顶裂缝及坡体破坏过程的力学机制,研究了水分入渗以及隔离边界对边坡开裂破坏的影响.结果表明:降雨侵蚀及雨水径流是坡顶土体开裂的必要条件,边坡浅层土体产生的竖直拉张裂缝及深层土体的剪切破坏倾斜裂缝贯通至坡面,坡体最终呈“L”型开裂面,坡顶的开裂宽度与开裂深度的发展变化趋势呈现一定相关性;降雨期间坡顶部位较易触发一定规模的浅层滑坡,降雨结束后水分下渗可能引发边坡深层破坏;隔离槽对降雨边界的物理隔离和阻断效应导致坡顶呈“一”型开裂线,并且边界土体-隔离布薄弱区裂缝剧烈发育扩展,易导致边坡更大规模破坏.

非饱和土的峰值强度特性及破坏包线模型

针对非饱和压实土,在不同含水率下,通过三轴压缩试验及抗拉强度试验,研究了非饱和土的峰值破坏点及破坏包线。基于试验结果,讨论了非饱和土破坏包线模型的构成方法。首先,按照土体的破坏模式,破坏包线可表征为两段Mohr–Coulomb型直线。其次,非饱和状态对峰值强度的影响主要表现为剪胀作用和颗粒间作用力两方面,按照非饱和时峰值强度的主要组成部分及其表示方法,给出了黏聚力–剪胀作用型和颗粒间作用力–剪胀作用型两种物理意义明确的曲线型破坏包线。基于分段线性破坏包线,讨论了曲线型破坏包线参数的确定方法。最后,给出并分析了非饱和时不同含水率下土体的破坏包线及其变化特性。

钢筋混凝土箱梁开裂后的机理分析与研究

对钢筋混凝土箱梁受力开裂破坏的非线性机理进行了研究。提出了用分层退化壳单元、材料非线性本构关系、混凝土开裂后的拉伸强化效应和片状裂缝模型来对钢筋混凝土的加载、开裂破坏过程进行模拟分析,并将理论分析应用到有限元程序中。

连续降雨下黄土陡坡开裂及稳定性评价

连续降雨导致边坡失稳破坏是黄土边坡常见的地质灾害之一。为了深入研究连续降雨对黄土陡坡渗流场、变形场及稳定性的影响,利用具有侧向隔渗和纵向减阻作用的隔离槽技术对黄土陡坡的两侧降雨边界进行处理,在此基础上开展黄土陡坡现场连续降雨(6 d)试验并进行数值模拟分析,描述了黄土陡坡开裂过程和特征,分析了坡体含水率和孔压响应,并探讨了裂缝对陡坡稳定性的影响。结果表明:边界隔离会导致连续降雨陡坡坡顶形成近乎横向贯通的裂缝,基本消除了局部降雨以外土体的边界约束效应;连续降雨后期陡坡开裂对坡体含水率及孔压分布产生较大影响,最大含水率及孔压中心以裂缝为竖向对称轴下移,并造成降雨结束4 d后水分总下渗深度为降雨期间的1.3倍;连续降雨导致陡坡的安全系数降低了58%,而降雨结束4 d后陡坡的安全系数提升了9%,降雨期间边坡开裂极易引发陡坡上半部滑坡。研究结果可为黄土地区边坡的降雨灾害防治提供参考。

边坡挡土墙局部开裂加固方案设计及效果研究

边坡挡土墙随服役时间增加、自身材料劣化、外部荷载条件改变等因素,局部出现开裂破坏或整体失稳情况时有发生,如何选取合理的加固方案以延续其正常工作状态显得尤为重要。基于此考虑,依托工程实例,采用理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法,首先对某边坡重力式挡土墙局部开裂破坏的原因进行分析,预测可能失稳的概率,并结合场地条件选取合理的加固方案,然后结合现场测试数据对边坡挡土墙加固的控制效果进行分析,能够为类似工程实践提供参考数据。

某污水罐基础环墙开裂的原因分析及加固处理

某工厂污水罐采用钢筋混凝土环墙内填素土基础,由于施工措施不当,内填素土上部的混凝土面层形成拱的效应,基础传力方式发生改变,导致罐体荷载在环墙顶部产生较大的水平推力,环墙顶部产生较大环向拉力,基础环墙开裂破坏。本文对事故原因进行了详细分析,并提出了外套环形箍钢的加固处理方案。

基于塑性损伤模型的钢筋混凝土梁破坏模拟

钢筋混凝土梁的抗火问题日益突出,而高温作用下的材料性能将有较大幅度的下降,导致结构发生开裂破坏。采用有限元软件ABAQUS,基于其内置的混凝土塑性损伤本构模型和顺序热力耦合方法,对常温和高温下钢筋混凝土梁的力学性能进行对比分析。模拟所得常温下钢筋混凝土梁出现了较明显的剪切斜裂缝和竖直裂缝,符合试验中出现的弯剪破坏模式;在恒温加载工况下,模拟与试验的承载力结果基本吻合,证明塑性损伤模型能够在一定程度上反映钢筋混凝土梁在高温作用下的力学行为。

探析石油化工静设备的应力腐蚀开裂与防护

在我们国家的石油化工领域当中,由应力腐蚀开裂导致的设备事故占据整个石油化工事故的约50%。依据哪些权威机构的据相关石话企业调查显示,310起设备腐蚀事故中应力腐蚀开裂占据了43%左右。应力腐蚀开裂是所有设备事故当中最常见、最危险的一种。所以,预防设备的应力腐蚀开裂,始终是石油化工企业的一项重点工作。对此,本文主要对石油化工静设备当中的应力腐蚀开裂进行分析,并在此基础上结合实践经验提出怎样切实有效的防护设备,从而更好的预防出现应力腐蚀开裂引起的设备事故。

不同方向激振下隧道偏压洞口段动力响应特性分析

隧道穿越地质复杂的破碎围岩地带,在地震动力荷载作用下,会引起隧道洞口段边坡滑移、洞门开裂破坏及衬砌开裂等破坏形式。故探究隧道结构多源损伤力学行为规律,减小隧道的动力响应,减轻隧道衬砌的地震内力已成为隧道工程不可避开的课题。国内外针对此类隧道抗震分析方面已经做了不少工作,其中具有代表性的有:Tamari等针对围岩与隧道间作用,建立了两者的应力-应变关系.

层间界面条件变化对半刚性基层沥青路面结构性能的影响

针对半刚性基层排水性能较差的特点,若渗入沥青层的水分不能从基层迅速排走,将会滞留在基层表面,软化基层表面,在车辆荷载的作用下形成泥浆,使沥青层与基层之间的界面条件从连续状态变为滑动状态或者是半连续半滑动状态。现采用弹性层状体系理论计算分析了层间接触状况发生变化时,路面结构的力学响应及弯沉的变化情况。结果表明:当界面条件从连续状态变为滑动状态的过程中,荷载中心处的面层层底应力逐渐由压应力变为拉应力,极易引起路面结构开裂破坏。

冲击地压应力流理论及其数值实现

冲击地压作为应力敏感型动力灾害,具象化地描述应力在煤岩介质中的空间流动特征,对于冲击地压科学评价与防控具有重要意义。为此,完善了冲击地压应力流理论,指出应力流在时间上表征了应力率,在空间上表征了应力梯度,提出了应力流张量与应力流矢量的概念及计算公式,指出应力流张量描述了不同位置、不同时刻应力的流动趋势,而应力流矢量总是与应力梯度增量方向相同。理论推导表明应力流越大的区域,应力强度因子变化越大,材料可能更易发生断裂破坏。在非线性有限元程序中开发了应力流矢量计算程序,实现了应力流的可视化,通过数值分析还原了单轴压缩试验、单煤层常规开采条件下的动态应力状态,计算结果表明:岩石单轴压缩过程中,应力流矢量呈近水平分布,向外发散;常规开采过程中,垂直方向应力流较大,由顶底板岩层指向中间煤层,水平方向应力流主要指向工作面前方,当开挖距离增大,采空区附近应力梯度明显增大,应力流矢量分布区随工作面前移。通过单轴压缩试验,发现应力流矢量方向与试样破坏变形方向较为吻合,初步验证了应力流与岩体开裂破坏的内在相关性。最后探讨了工程现场的应力流监测方法。研究成果有望为煤矿冲击危险性定量评价与差异化防治措施制定提供直观的认知形式和实用的理论工具。

岩体损伤-弹塑性非线性有限元分析

根据岩体破坏的特点 ,在不同三维应力水平上分别用正交各向异性非线弹性损伤、弹塑性及三轴破坏强度准则 ,研究了在受拉区损伤 -开裂、在受压区损伤 -塑性、在拉压区损伤 -塑性 -开裂破坏 ,以及开裂后的非线性破坏特性。