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关键词： 断层滑移   数值模拟   力学模型   断层扰动区   核岭回归算法  

摘要： 以山东省某矿山为工程背景,针对采动作用下断层带易产生滑移失稳问题,采用三维离散-连续耦合数值方法和理论分析的方法开展研究。计算了岩体质量RMR、原岩应力、开采条件及断层产状对断层及其近区围岩稳定性的影响规律,基于断层滑移量和剪应力差两个指标,建立了开采卸荷对断层影响程度的量化评估方法。研究结果表明:随着采场跨度、采场埋深的增大,断层的扰动区范围逐渐增大;随着RMR、断层倾角、采场到断层距离的增大,断层的扰动区范围逐渐减小;当断层倾角小于45°时,断层极易产生滑移;在此基础上,采用扰动响应准则与摩尔-库伦准则,分析获得不同条件影响下开采后作用在断层上的正应力和附加剪应力的变化规律,揭示采动作用对断层滑移失稳的影响机制。进一步采用矩阵散点图方法,得出各影响因素之间的相关性较弱,采场到断层距离与断层滑移量之间的相关性最强;采用核岭回归算法建立断层滑移量的预测模型,验证模型预测误差低于10%,表明该模型可以实现对采动作用下的断层滑移量的预测,本研究为采动作用下断层滑移及其近区围岩稳定性分析及预测提供理论及思路支撑。

关键词： 数值模拟   分流通道   台阶型篦齿封严   流量系数   风阻温升  

摘要： 为提高涡轮级间篦齿的封严性能,设计了一种带分流通道的台阶型篦齿封严结构,研究了不同压比与转速下分流通道对篦齿封严泄漏特性和传热特性的影响规律,并与光滑篦齿进行对比。结果表明:在衬套上增设一个分流通道后,处于通道出口处的气流在离心力作用下被卷吸进通道,增强了篦齿的封严效果;分流通道的周向间隙率β越大,封严效果越佳,当周向间隙率β为3时,绝热壁面流量系数为13.47%,绝热壁面风阻温升为48.7 K;分流通道数量增加,篦齿的泄漏加剧;随着压比增加,密封泄漏量增大,分流通道可以引导核心射流回流,故泄漏量增速逐渐变缓而绝热壁面风阻温升增速加剧;当转速从3×10^(3)r/min增加到2.1×10^(4)r/min,气流摩擦耗散加剧,篦齿绝热壁面流量系数逐渐降低,绝热壁面风阻温升逐渐升高,分流通道对高转速下篦齿的封严效果提升显著。

关键词： 页岩油   注CO_(2)   多尺度孔隙   裂缝  

摘要： 页岩油开发对胜利油田产能接替具有重要意义。页岩油藏渗透率低,难以注水补充能量,CO_(2)易注入地层且能够改善原油流动条件,是页岩油增能开发的有效方法。但是页岩油藏包含微纳米级孔隙-微米级微裂缝-米级大裂缝多个尺度孔隙空间,且开发过程涉及组分相态变化,是一个多尺度多相多组分渗流的复杂过程。本文构建嵌入式离散裂缝模型表征裂缝系统,建立不同尺度孔隙间传导率将基岩系统与裂缝系统联系在一起,实现页岩油藏注CO_(2)开发高效模拟。采用本模型研究了开发参数及裂缝参数等对开发效果的影响,结果表明,CO_(2)吞吐能够有效补充地层能量,提高页岩油开发效果。页岩油注CO_(2)吞吐时机不宜过早或者过晚,应充分利用地层能量,同时考虑及时注气补充能量。而且人工裂缝对开发效果影响明显,需要结合经济因素优化压裂参数。

关键词： 地基基础工程   加筋土挡墙   台阶级数   数值模拟   抗震性能  

摘要： 为了优化加筋土挡墙的结构设计,研究了台阶级数对加筋土挡墙抗震性能的影响程度。基于Flac3D软件建立了加筋土挡墙数值模型,探讨了不同地震峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)下不同台阶级数加筋土挡墙的侧向位移、竖向沉降、加速度响应和水平土压力的变化规律。结果表明:4 m/s^(2)峰值加速度下,增加台阶级数,侧向位移减小了61.9%,竖向沉降减小了20.5%;PGA放大系数随着台阶级数的增加而增大,其中加筋区PGA放大系数略大于面板处PGA放大系数;1级加筋土挡墙最大水平土压力位于墙脚处,2,3级加筋土挡墙最大水平土压力位于台阶分级处;水平土压力在台阶分级处大于规范计算值。增加台阶级数能够提升加筋土挡墙的抗震性能,可为实际工程中加筋土挡墙的分级设计提供理论参考。

关键词： 高速铁路   复合地基路基   沉降预测   数值模拟   弹性模量修正参数   现场监测  

摘要： 高速铁路路基沉降的精准预测对于铁路运行安全具有重要意义。提出一种考虑地基模量选取弹性模量修正参数的复合地基路基沉降预测方法,通过MidasGTS-NX有限元软件数值模拟,应用于昌景黄高速铁路段路基沉降预测,与现场监测进行对比,其预测误差控制在10%以内,表明该方法具有一定的可靠性。应用于多线并行既有石济客专铁路复合地基路基沉降预测,结果表明:最大沉降位移达到32mm,分别出现在上、下行联络线路肩位置处,整体变形趋势由右向左逐渐增大,左线中心、路基面中心、右线中心最大沉降值分别为21、17、16mm,沉降预测值符合规范要求。

关键词： 粘土心墙坝   Morgenstern-Price法   稳定计算   极限平衡法  

摘要： 土石坝的坝坡面是否稳定一直是土石坝结构设计研究的重点问题,尤其是在渗流场的影响作用下尤为显著,研究以某水库工程坝体坡面在不同使用工况下的的安全稳定计算为例,通过软件建立坝体的模型,基于不同运行条件下的渗流数据,选用内嵌于计算软件Geostudio中的LOPE/W计算模块中的极限平衡算法(Morgenstern-Price)进行计算,计算结果满足规范要求,说明大坝坡面安全稳定。由于渗流场的引入,能更好的反映工程中的真实运行状况,为工程的建设提供建设依据和数据支持。

关键词： 火灾   动力响应   数值模拟   RC板   爆炸荷载  

摘要： 为研究火灾下钢筋混凝土(RC)板抗爆性能,利用ABAQUS有限元软件对已有试验进行模拟并验证火灾下RC板高温模型以及RC板常温爆炸模型的有效性。在此基础上,分析了火灾下RC板的爆炸工作机理,研究了受火时间、不同方位角以及不同爆炸位置对RC板在火灾下抗爆性能的影响。结果表明:火灾下的RC板受爆炸荷载作用时,板中部首先发生剪切破坏,随后楼板整体发生受弯破坏;随着受火时长增加,混凝土受高温劣化,钢筋强度下降,RC板的抗爆性能下降严重;在受火时长120 min工况下,板角爆炸相比板边、板中爆炸的峰值位移分别增加了134.4%、150.9%;在受火时长180 min工况下,板角爆炸相比板边、板中爆炸的峰值位移分别增加了138.4%、159.9%;不同位置爆炸对RC板影响较明显,其中板中爆炸对RC板的破坏程度最高,且RC板破坏越严重,其动力响应持续时间越长;在受火时长120 min工况下,爆炸方位角为60°和90°的RC板峰值位移相比爆炸方位角30°的RC板峰值位移分别减小了4.4%、2.4%,不同方位角爆炸对RC板的影响不明显。

关键词： M循环   直接蒸发冷却   数值模拟  

摘要： 蒸发冷却技术,因其节能环保的优势有望成为暖通空调领域应对“双碳”目标的首选。其中,板式蒸发冷却机组流道狭窄,容易造成堵塞,且空气质量较差,而传统填料式机组的产品空气温度未能突破湿球温度。为此,本文基于M循环理论,将折流板结构应用于卧式壳管直接蒸发冷却器,并且借助强大的CFD软件,分析了管径及干通道风速、淋水密度及气水比、环境温湿度对冷却器冷却效率、单位面积制冷量和COP的影响关系。模拟结果显示,当管径、气水比及淋水密度分别为30mm、2.0和0.018kg/(m2·s)时,相比传统直接蒸发冷却器,其制冷性能更好,冷却效率可达到108%,最大COP为19.2。

关键词： 浅埋暗挖   变截面   管棚支护   数值模拟  

摘要： 超浅埋暗挖技术现已经广泛应用到地铁施工建设中,以济南地铁4号线邢村站附属结构A号出入口地下通道为例,利用ABAQUS软件建立超浅埋暗挖地铁隧道下穿管线三维有限元模型,对地下通道部分开挖过程进行了模拟。研究地下通道在有无管棚注浆预支护条件下横穿城市主干道管线变形和周围地表沉降变形规律,分析了隧道衬砌的变形和受力。结果表明,在管棚预支护条件下进行隧道开挖,能有效地减小地表沉降和管线沉降,其地表最大沉降值与未采用管棚预支护相比,分别下降60.24%和66.8%;矩形断面的横通道在开挖过程地表和管线的沉降影响大于标准拱型断面。

关键词： 涡流风筒   流场   径向出口   轴向出口   数值模拟  

摘要： 为掌握涡流控尘装置的流场特性,采用数值模拟方法,分别在Standard、RNG、Realizable三种模型下对涡流控尘系统内部流场进行模拟,并建立实验系统,测试径轴向出口的风速分布进行验证。研究结果表明,径向出口上,始端0.2 m范围形成了负压区,0.2~2.0 m风速最大,最大风速达20 m/s,此后风速随距离的增加而均匀减小。轴向方向上,从涡流风机处开始,管道截面风速呈圆环状分布,表现出中心风速小、周围风速大、壁面风速小的轴对称M形分布特点;截面风速沿程减小,从涡流风筒出口后,截面风速趋于稳定,到管道出口处,截面最大风速不超过1.8 m/s。数值模拟与实验结果基本一致,尤其是轴向风速分布规律完全吻合,以Standard模型最为准确。