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关键词： 离散元法   数值模拟   分布式监测   振动信号   时域分析   频域分析  

摘要： 分布式光纤传感(DAS)可获取实时的工程事件振动信号,识别这些信号的特征有利于预警和规避工程灾变风险。为系统地探究不同条件下的DAS信号特征,基于高性能离散元软件MatDEM,建立了岩土体振动信号DAS监测模型,采用弹性Clump模型构建光纤结构体并实时记录相对应变数据,并结合外场重锤下落试验的DAS振动信号数据,从信号的时域特征、频域特征以及信号在振源参数影响下的变化规律三个方面验证了模型的合理性和有效性。研究结果表明,模拟和试验的信号特征具有一致性:信号波形都呈现出单个峰值并快速衰减的特征;信号频率集中,并随着频率增加,振幅逐渐降低;随着重锤下落高度、质量的增加,信号的振幅提高,相应的信噪比增强。模型可用于振动特性机理研究和振动信号大数据生成,有利于进一步的DAS信号解译和人工智能识别。

关键词： 块石抛填   触底速度   触底反力   联合有限元离散元(FDEM)   流固耦合  

摘要： 结合有限元离散元方法(finite-discrete element method,FDEM),对计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件FLOW-3D进行二次开发,建立了基于CFD-DEM的流固耦合模型,模拟了多块石入水、沉降以及触底的动力过程,分析了不同块石等效直径、形状和入水速度对触底速度和反力的影响。研究发现,块石入水后速度迅速减小,并逐渐趋于定值,随后做动态平衡沉降运动,直至与底面发生碰撞。块石抛填的触底速度随等效直径的增大而增大,不同等效直径下球形块石触底速度绝对值最大,其次是纺锤形块石,最小为圆盘形块石。最大触底反力也随等效直径的增大而增大,成非线性关系,通过拟合得到了触底反力的经验公式。显著性分析结果表明,块石等效直径对触底反力影响最大,其次是块石形状,最小为入水速度。

关键词： 多年冻土   边坡工程   新型框架通风锚杆   水-热-力耦合   冻融作用   数值模拟  

摘要： 为了快速和直观地掌握新型框架锚杆支护下多年冻土边坡的冻融规律,基于水-热-力耦合理论,考虑多年冻土边坡冻结和融化规律,在考虑风速影响下建立了新型通风锚杆支护边坡冻胀、融化固结耦合控制方程,并通过伽辽金法和有限差分法对这些控制方程进行相应的空间域和时间域的离散,进而编制了有限元软件,从而建立了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡水-热-力耦合模型,并采用室内模型试验验证了所建立模型的可靠性.利用该模型对新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡进行了计算,研究结果表明:(1)在新型框架通风锚杆支护下,坡面及锚杆周围的温度明显低于坡体内部,且锚杆周围的温度分布呈现波浪线形态;在融化期间,坡面温度相对升高,然而锚杆周围的温度仍然低于坡体内部.(2)经过长期的冻融循环,边坡产生了不可恢复的变形,且变形逐年累加.(3)在冻融循环周期内,锚杆轴力表现为逐渐增大、然后减小的趋势,其受到的冻胀力超过融土土压力.该计算模型可为新型框架通风锚杆的设计计算提供理论指导.

关键词： 软岩大变形   数值模拟   支护优化   围岩稳定性   输水隧洞  

摘要： 针对输水隧洞旁通洞在软岩地层中的变形控制问题,借助数值模拟技术,对拱顶、拱腰以及仰拱的形变特性展开深入分析,同时对软岩隧道出现大变形的机制予以研究。研究发现,围岩黏聚力为0.5MPa,重度为24.5kN/m^(3),初支混凝土强度等级为C20,二次衬砌混凝土强度等级为C25。实验结果表明:初支混凝土喷射厚度为10cm时,围岩稳态流变期位移为29.9mm,显著低于4cm时的43.5mm。二衬混凝土厚度为25cm时,围岩位移在200~300d期间为21.7mm,较20cm时的22.1mm有所减少。研究结果为软岩输水隧洞的设计和施工提供了科学指导,有助于保障城市供水工程的安全与稳定运行。

关键词： 露天矿区   边坡稳定性   复杂岩性   数值模拟   边坡监测  

摘要： 为了探究某露天矿山边坡的稳定性,通过深入分析工程地质资料,结合现场调查,将矿区分为6个工程地质区,并选取具代表性的剖面采用FLAC3D软件进行数值模拟计算,揭示了复杂岩性下露天矿山开采过程中边坡变形规律。研究结果表明:复杂岩性下露天矿边坡开挖过程中存在边坡上部浅层变形破坏现象,尤其是中部区域存在的以中细砂岩层为代表的软弱岩层区域,在开挖扰动影响下容易在深部形成大的剪切破坏带,如不采取防治措施可能形成大范围的滑坡;易发生边坡变形区域的岩体经历了裂隙产生、发展以及稳定3个阶段,数值模拟和现场实时监测对于现场工程实践的安全性具有一定的指导意义。该露天矿区边坡受开挖扰动后产生变形破坏的内因是复杂岩层具有显著的岩性弱化特点,并伴有较为发育的节理裂隙,外因包括开挖扰动、降雨、动荷载等,边坡岩体中已存在的节理裂隙在这些因素的协同作用下持续发展,最终导致露天矿边坡的变形破坏。

关键词： 高抗冲耐磨混凝土   水工泄洪隧洞   空蚀破坏   纤维增强   数值模拟  

摘要： 探讨高抗冲耐磨混凝土在水工泄洪隧洞中的抗空蚀性能,分析空蚀破坏的机理,以及高抗冲耐磨混凝土的发展历程、研究方法及工程应用现状。研究表明,空蚀破坏是由高速水流中空泡溃灭引发的累积损伤现象,其受流速、材料特性、结构形式等多种因素的综合影响。高抗冲耐磨混凝土通过纤维增强、矿物掺合料改良及配合比的精细化设计,显著提升抗冲击能力和耐久性。试验与数值模拟相结合的研究方法,为性能评估提供了多尺度的研究路径。然而,当前研究在设备模拟能力、多场耦合作用等方面仍存在不足,通过三峡工程等实际案例验证该技术的工程价值,为类似工程建设提供重要参考。

关键词： 泥石流   数值模拟   RAMMS   运动堆积过程   危险性评价  

摘要： 巴坡村位于云南省怒江州贡山县,区内岩石节理裂隙发育、风化强烈,沟壑陡峭,泥石流爆发风险较高。本研究通过现场勘察收集数据,分析巴坡村泥石流发育特征,运用RAMMS软件模拟不同降雨频率下泥石流运动堆积过程,并基于模拟参数进行危险性评价。结果显示,降雨冲刷使沟道两岸岩土体滑坡,泥石流在沟口淤积;随着降雨强度增加,其运动特性和影响范围增大,沟口堆积区中高危险区面积与占比上升,对居民区危害加大。该成果为巴坡村泥石流防治提供理论依据,也为相似地区泥石流预测和治理提供参考。

关键词： 下击暴流   移动速度   风场特性   风压   数值模拟  

摘要： 下击暴流常呈现风暴的整体移动特点,其风场特征与静止型下击暴流存在显著差异。通过建立移动冲击射流数值模型,以下击暴流水平移动速度为关键变量,对移动型下击暴流非稳态风场特征及其作用下的多层建筑风压特性开展研究。结果表明:射流中心的移动导致风暴中心与射流中心产生偏移,风暴前缘形成弓形极值风速区域,且移动速度越大,偏移距离越大,弓形区域径向宽度越小,当α=0.3时,偏移距离达到0.7 D_(jet),径向宽度减小至1.5 D_(jet);下击暴流在靠近、通过和远离建筑时,建筑表面风压具有明显的时变性;风暴移速的不同导致风场结构出现显著差异,进而对多层建筑表面风压的分布产生影响,不同移速的下击暴流作用下建筑相同位置处风压系数差值最大达到1.304。

关键词： 考古   有限元   正演   高频电磁法  

摘要： 电磁探测因对良导体有较好的分辨能力、受地形限制小、工作效率高等优点成为考古地球物理勘探重要的手段.而探测深度与分辨率是制约电磁法考古勘探发展的重要因素.国内外学者将电磁法与其他方法(磁法、地震勘探、重力勘探等)结合弥补电磁法在考古勘探领域局限性的研究较多,而从方法创新角度分析考古目标模型的参考文献较少.本文主要使用有限元方法,并结合考古目标模型对近些年在考古勘探领域提出的高频电磁法进行二维正演模拟.首先结合边界条件推导出定解方程,其次建立浅、弱、小的考古目标模型并进行三角形网格剖分.针对该模型,研究了异常体不同电阻率和不同接收频率下电磁场分量及视电阻率响应特征.结果表明:(1)高频电磁法对低阻体的分辨率(24%)远大于高阻体(10%),但是由于考古遗存通常埋藏较浅,且观测频率高,因此考古遗存无论是低阻还是高阻都有响应,这也是高频电磁法考古的优势;(2)对于浅层高阻目标模型,在设计频段内,频率越高,视电阻率响应曲线越明显,Hz曲线规律则与视电阻率相反.

关键词： 磨煤机   风环   叶片结构   导流   均匀性  

摘要： 基于磨煤机运行过程中存在的风粉分布不均、局部磨损严重问题,采用CFD数值模拟方法,通过改变风环内叶片形状,在同一工况下进行数值模拟试验,研究风环折角叶片垂直部分长度对流场均匀性及风环进出口压差的影响。结果表明:风环内部叶片形状采用45°与垂直叶片链接组合的方式,垂直叶片占比变化对风环出口的均流作用影响较小,但会使一次风入口与风环出口间的平均压差(下称进出口压差)随着垂直叶片占比的增大而大幅减小;随着风环外部导流叶片长度的增加,均流效果先提升后下降,进出口压差小幅增加;通过综合利用两种改变方式,可在风环内提升均流效果,同时调整进出口压差,以达到在不影响磨煤机正常运行的条件下调整优化风环出口流场的目的。