STUDY ON COUPLING MODEL OF (SEEPAGE-FIELD) AND STRESS-FIELD FOR ROLLED CONTROL CONCRETE DAM

Based on the construction interfaces in rolled control concrete dam(RCCD), the methods were proposed to calculate the influence thickness of construction interfaces and the corresponding physical mechanics parameters. The principle on establishing the coupling model of seepage_field and stress_field for RCCD was presented. A 3_D Finite Element Method(FEM) program was developed. Study shows that such parameters as the thickness of construction interfaces,the elastic ratio and the (Poisson's) ratio obtained by tests and theoretical analysis are more reasonable, the coupling model of seepage_field and stress_field for RCCD may indicate the coupling effect between the two fields scientifically, and the developed 3_D FEM program can reflect the effect of the construction interfaces more adequately. According to the study, many scientific opinions are given both to analyze the influence of the construction interfaces to the (dam's) characteristic, and to reveal the interaction between the stress_field and the seepage_field.

渗流—应力耦合下隧道爆破开挖对邻近水坝影响因素分析

为研究隧道爆破施工作用下邻近水库大坝的安全性,以浙江义东高速公路防军隧道出口段麻车坑水库为研究对象,通过理论分析阐述了大坝的振动破坏过程,利用有限元软件MIDAS GTS NX数值模拟的手段,探讨了不同爆破炸药量、爆心距、坝前水位变化对水库大坝稳定性的影响,揭示了水库大坝应力与振速的变化规律,并进一步引入Morris筛选法对各因素的影响程度进行评价分析。研究结果表明,影响水库大坝稳定性控制变量因素的主次关系为炸药量>爆心距>坝前水位;水库大坝的应力峰值与振速峰值随着隧道炸药量的增大、坝前水位的增高、爆心距的减小而增大;隧道爆破施工时,可以采取提前排放库水、控制炸药量及爆心距等方式使水库大坝受到的损伤降到最低,研究结论可为邻近隧道爆破施工水库安全防护提供参考与借鉴。

渗流作用下浅埋盾构下穿河涌研究

文章选取位于某城市的地铁盾构隧道近距离穿越河流施工作为案例,运用数值模拟技术构建其三维动态盾构隧道施工有限元计算模型,开展浅埋隧道跨越河流时的重力场效应、应力-渗透耦合场及瞬时降雨的影响等方面的比较分析。结果表明,对应力-渗流耦合场模型而言,其变形规律随着盾构穿越河涌长度而越来越贴近实际变形,说明浅埋隧道下穿河涌应考虑渗流应力场对盾构掘进的影响。

岩土基坑开挖过程中的周围土体渗流-应力耦合模型

传统渗流-应力耦合模型仅考虑土体的各向同性特征,忽略了工程中应力与渗流的非线性影响,导致计算结果与实际情况偏差较大,由此,设计一种岩土基坑开挖过程中的周围土体渗流-应力耦合模型。搭建测试装置,利用瞬态试验法测定岩土基坑周围土体渗透率,分析岩土基坑周围土体基质块微观结构,得到土体变形方程并求解;从宏观角度分析土体应力,得到应力边界的面力结构,构建土体渗流-应力耦合模型。根据实际情况设定工程边界条件,选择某建筑工程中岩土基坑作为分析实例,测试结果表明,该模型计算结果与实际情况的误差低于0.2 m,可以为岩土基坑开挖提供参考。

高外水隧洞变形稳定性的基质压缩效应

深埋水工隧洞通常会面临高地下水位问题,为准确分析高外水隧洞围岩变形稳定性,需合理模拟外水内渗的力学作用。现阶段,学者们虽已认识到在饱和岩体渗流-应力耦合分析中考虑岩石基质压缩的必要性,但针对岩石基质压缩对高外水隧洞变形稳定性影响的相关研究尚未见报道。基于饱和多孔介质有效应力原理和孔压修正系数,并考虑围岩渗透特性动态演化,建立了高外水隧洞渗流-应力耦合分析模型,并在ABAQUS中进行了数值实现。依托某深埋引水隧洞,在分析其渗流场和变形稳定性的基础上,开展了不同岩石基质可压缩性条件下的高外水隧洞渗流-应力耦合分析,揭示了高外水隧洞围岩变形稳定性随岩石基质可压缩性的变化规律。结果表明:岩石基质压缩直接影响着高外水隧洞的外水内渗过程,对高外水隧洞围岩变形稳定性不利,岩石基质可压缩性越大,则围岩变形和塑性区范围越大,在分析中忽略岩石基质压缩将得出偏于危险的结果。

小型土石坝下游坡墙式结构稳定性分析

针对下游坡墙组合结构小型土石坝安全稳定问题,现行规范理论将挡土墙视为坝体结构的一部分评价结构稳定性,具有一定的局限性,且由于获取相对刚性的干砌石挡墙抗剪强度指标难度较大,工程上常选用经验值。为准确评价组合结构的稳定,厘清坡墙组合结构失稳的主要影响因素,视坝体和干砌石挡墙为独立结构,采用Geo-Studio有限元软件首先选用Morgenstern-Price法分析了正常运行工况下游坝坡稳定性,然后依据孔隙水压力分布和坝体与挡土墙接触面处x向应力与高程分布曲线,得到接触面上作用荷载进而计算得到了抗滑和抗倾覆稳定安全系数,综合坝坡和挡土墙稳定分析成果,明确了导致坡墙整体结构失稳的主要原因。分析成果表明挡土墙与坝体高度比、下游坝坡坡比是影响组合结构稳定的主要因素,提出了运用边坡和挡土墙稳定系数曲线交汇法评定最优设计参数。

输水隧洞穿越典型断面围岩结构安全分析

复杂地质条件是影响TBM输水隧洞结构安全的重要因素,以某引水工程中输水隧洞为研究对象,理论推导了渗流—应力全耦合作用的数学模型,针对TBM输水隧洞穿越断层和最大埋深段,建立三维有限元模型,计算分析围岩初始地应力场、渗流场,以及不同工况下围岩位移、塑性区和应力的分布规律,研究结果表明:初始地应力和孔隙水压力随着埋深的增加而增大,最大埋深处和断层处初始地应力分别达到1.342MPa、0.680MPa,孔隙水压力分别达到0.260MPa、0.200MPa;开挖过程中,断层和最大埋深段隧洞拱顶沉降量基本接近,相对差值仅为0.11%,而拱底抬升量差值较大,达到31.28%;断层处围岩塑性区主要出现在隧洞两侧,最大深度为2.920 m,最大埋深处围岩塑性区主要出现在隧洞拱顶,最大深度为8.627 mm;围岩最大压应力在断层和最大埋深段分别为7.987MPa、6.510MPa;内水压力作用,围岩位移和最大压应力相对于开挖阶段均有一定程度的降低。

三峡大坝坝基粘弹性应力场与渗流场耦合分析

根据三峡大坝基岩的具体特点，本文提出了坝基岩体粘弹性应力场与渗流场的耦合分析模型，并对坝基开挖过程进行了模拟计算分析。该模型采用伯格斯模型模拟基岩的粘弹性流变特性，并假设其渗透系数与应力的关系为指数函数关系，考虑了应力场与渗流场的耦合效应。结果表明，渗流场的作用是明显的。

水下盾构隧道渗流场应力场耦合效应研究

在高水压条件下施工水下盾构隧道,渗流场对于结构及围岩应力场有很大影响。结合重庆主排水过江盾构隧道的修建,针对不同水压情况下的盾构隧道,采用有限元法对围岩及结构的渗流场和应力场进行耦合分析,获得施工期管片应力、位移及孔隙水压力分布。重点研究了管片的水压力分布规律,并与现场试验进行相互验证。结果表明:耦合效应下隧道管片需要承担更大的拉力,在设计中应按更不利工况进行配筋。所得结论为类似工程的设计施工提供有了益参考及依据。

基于渗流-应力耦合分析的野鸡尾尾矿坝稳定性研究

基于渗流场与应力场耦合机理,对柿竹园野鸡尾尾矿坝进行稳定性研究。研究渗流-应力的耦合效应,提出了渗流-应力耦合以及渗流体积力计算的实施方案;建立二维的有限元渗流-应力耦合计算模型,分析了考虑耦合效应时的尾矿坝渗流场、位移场、应力场;最终分析了不同耦合关系对于渗流量、位移场、等效渗透集中力以及应力场的影响。研究结果表明:当前水力条件下,尾矿坝稳定性良好;尾矿坝主要受水平渗透力作用,初期坝坝顶、坝脚以及坝底等处应力集中;尾矿坝的渗流-应力作用不容忽视,不同的耦合关系对于x方向位移、渗透力的预测影响巨大;考虑渗流-应力耦合关系得到的主应力、剪应力以及竖向位移,比不考虑耦合效应时大。

库水位升降作用对库岸滑坡稳定性的影响研究

利用了渗流场-应力场耦合的有限元法,对三峡库区某滑坡体在库水位升降作用下的渗流特征及稳定性变化规律进行了研究。结果发现,对于该滑坡体在库水位上升过程中其稳定性将有降低的趋势,而在水位上升过程中,滑坡的稳定性开始阶段下降而后逐渐上升。

非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和分析法研究

研究可以同时考虑渗流、变形与稳定的非饱和土质边坡稳定性分析方法具有重要的理论意义及工程实用价值。基于Fredlund双应力变量理论进行非饱和非稳定渗流-应力耦合分析,同时与传统非耦合渗流方法确定的孔压场进行对比发现,两种方法确定的浸润线变化过程相近,堤底处孔压的最大相对误差为8.8%,验证了耦合分析结果的可靠性。将基质吸力对强度的贡献纳入黏聚力中得到坡体强度参数的空间分布规律,又基于滑面强度参数时空分布规律借助Matlab平台开发了非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和法分析程序。以库水位下降条件下堤坡的稳定性分析为例,将不同方法的计算结果进行对比,发现文中方法搜索得到的滑面位置相对于传统方法要深缓,但总体位置相差不大,不同方法对应的安全系数相差不足0.096,验证了所提方法的合理性。

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合模型研究

针对碾压混凝土坝存在众多施工层面问题,提出了确定影响层厚度以及相应物理力学参数的方法;在此基础上,探讨并建立了碾压混凝土坝渗流场与应力场两场耦合模型,研制了相应的三维有限元程序· 研究表明,结合试验和理论分析确定的碾压混凝土坝层面影响层的厚度、弹性模量和泊松比等参数更切合实际;提出的碾压混凝土坝渗流场与应力场两场耦合模型,能较好地体现两场耦合作用,开发的三维有限元模型能较充分反映碾压混凝土坝施工层面的特性· 通过研究,为分析施工层面对碾压混凝土坝变化性态影响。

露天矿边坡岩体稳定性各向异性分析方法及工程应用

露天矿边坡岩体通常含有大量IV、V级结构面,影响岩体稳定性。针对这种岩体特性,提出了系统的工程分析方法:首先,应用3GSM非接触测量系统对岩体出露结构面现场测试,统计结构面几何参数概率模型;进一步根据Monte Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论,在分析REV尺寸效应基础上,计算岩体渗透张量和弹性张量,实现岩体参数表征;最后,基于等效连续介质模型,建立各向异性岩体渗流应力耦合模型,采用COMSOL有限元软件分析边坡岩体稳定性。应用该方法对抚顺西露天矿南帮进行了实例分析,计算结果与实际吻合较好。提出的露天矿边坡岩体稳定性分析方法能够考虑节理分布导致的岩体各向异性特征,简单合理,具有良好的工程应用前景。

油藏渗流与应力耦合分析

基于岩石力学与渗流力学理论，考虑到油藏中多相渗流的特点以及渗流与应力的耦合效应，建立了油藏多相渗流与应力耦合分析模型，研究了渗流与应力的耦合规律，给出了实现耦合分析的方法与步骤，最后通过算例检验了耦合分析的有效性和实用价值。

应力与渗流耦合作用下溪洛渡拱坝变形稳定分析

以溪洛渡工程为例,通过对大坝基础地质条件、岩体内应力–渗流耦合作用机制的详细分析,基于现场监测数据,对大坝复杂基础的渗流耦合作用机制和渗压、水位变化规律进行分析;对比渗流场分析结果和实测结果,确定岩层的渗透参数及边界条件。建立裂隙岩体渗透特性和应力–变形的关系,采用非线性有限元方法,对施工期典型阶段的大坝基础渗流工作状态进行三维数值精细模拟分析,分析结果与现场变形和压应力监测值进行对比,得到施工期大坝复杂基础的渗透真实工作状态,预测大坝运行期的渗流工作性态,从而指导大坝现场渗控体系施工,对保证蓄水过程的施工质量和大坝安全具有重要指导意义。

裂隙岩体渗流应力耦合研究综述

系统综述了裂隙岩体渗流应力耦合的研究情况。阐明了单裂隙面的各种经验公式、间接公式及其适用条件，分析了裂隙岩体渗流应力耦合模型优缺点及目前工程应用情况。

等效连续裂隙岩体渗流与应力全耦合分析

推导了等效连续裂隙岩体渗透性与应力变形的关系,根据应变等效原则推导了等效连续裂隙岩体的弹性矩阵,首次采用四自由度全耦合法,建立了等效连续裂隙岩体渗流与应力的全耦合有限元方程组,进行了等效连续裂隙岩体渗流与应力的全耦合分析.

复杂裂隙岩体渗流与应力弹塑性全耦合分析

采用等效连续介质模型和离散裂隙单独分析相结合的方法进行复杂裂隙岩体的模拟，分别给出了多裂隙岩体介质和离散裂隙介质的弹塑性本构关系；首次采用四自由度全耦合法，建立了基于增量理论的复杂裂隙岩体渗流与应力弹塑性全耦合有限元方程组；结合算例分析，得出了若干有益于工程的结论，并进一步表明耦合分析的重要性和四自由度全耦合法的优越性。

尾矿坝二维固结稳定渗流分析

根据尾矿坝的实际情况 ,分析了目前尾矿坝渗流分析中存在的问题 ,提出了考虑渗流场与应力场耦合的二维固结渗流分析方法 ,进行了系统的理论推导及程序设计 ,并应用于白雉山尾矿坝的渗流分析。