摘要：地质力学磁力模型试验借鉴土工离心模型试验中利用离心力模拟重力的思想。在均匀梯度磁场中,掺有铁磁材料的相似材料会受到均匀的磁力作用,由此可以利用均匀的磁力场模拟重力场。根据电磁学基本原理和磁路设计原理,设计并制造了一台2 000匝线圈的均匀梯度磁场发生装置。该装置在220 V电压情况下,能够产生0~16 A电流,在1.2 m×1.2 m×1.0 m试验空间内,可将磁性相似材料的重度提高10~30倍。以锦屏一级电站左岸高陡边坡为例,进行地质力学磁力模型试验。试验结果表明,在一定的电流作用下,可以使模型所受体力的提高倍数达到相似比的要求,并与数值模拟结果进行了对比,试验结果与计算结果基本一致。在增加通电电流时,试验设备可以模拟边坡的超载过程,进而可以求出边坡的超载安全系数。

摘要：坝址区复杂的地质条件与岩体力学环境变化,直接影响坝肩岩体抗滑稳定及拱坝的安全。我国西南乌东德超高拱坝坝址区工程地质条件极为复杂。坝体载荷后,区域内地层岩性、断层构造、岩溶系统、拱座内不连续裂隙等自然地质条件,成为影响坝肩岩体稳定性的主要因素。基于可研阶段地质勘探数据、二维地质剖面和工程设计数据,采用面向对象技术、多种软件协同作业,建立自然地质条件和工程对象的几何模型。构建适用于地应力反演分析,坝体载荷、工程开挖等因素影响下坝肩稳定性分析的三维精细有限元计算模型。该三维模型最大程度地模拟了工程岩体复杂结构,为高拱坝坝肩岩体稳定性综合分析提供良好的基础。计算结果表明:河谷两侧近地表地应力带及河床深部地应力区应力水平与实际量测值接近。坝肩槽开挖完成后,右岸拱肩槽800 m高程附近位移值最大达到12.9 mm。两岸9个可能滑动楔块在不同荷载组合条件下有一定差异,整体上左岸坝肩稳定性强于右岸。组合地震荷载作用下,所有楔块安全系数均大幅下降,但仍具有一定的安全裕度。

摘要：为解决异型隧道结构建模分析困难、各类弹塑性数值计算方法精度有限、鲁棒性较低等问题,研究发展一种快速稳定的NURBS-MF(nonuniform rational B-spline-based meshfree)弹塑性分析方法,并将其应用于马蹄型隧道结构的塑性区计算中。NURBS-MF方法利用样条曲线参数化建模结构几何的优点,实现对异型结构的快速建模;通过规则参数空间的映射法则自动进行结点布设,合理地离散待分析区域,极大地降低了异型结构计算的前处理与分析难度。在此基础上推导基于NURBS映射的无网格弹塑性控制方程,提出改进的NURBS-MF弹塑性算法,以适用于异型断面结构的弹塑性快速分析。NURBS-MF弹塑性分析方法提出了一种全新的无网格结点与积分点生成方式,避免了边界积分单元被切割;没有多余的积分点且不产生额外的数值积分代价,能较为明显地降低无网格类数值方法在弹塑性分析中的计算代价、提高其鲁棒性。根据NURBS-MF弹塑性公式与Newton-Raphson迭代算法编写的弹塑性分析程序,可优化异型隧道结构的建模与计算过程。通过典型的弹塑性数值算例及某大断面异型隧道衬砌结构的数值试验表明,该方法具有简洁、稳定、精确等优点,且具有工程实用性。

摘要：以刚察扎苏合10 MW光伏发电工程为例,采用湍流k-ε模型对光伏发电站的风场风速和风压分布进行了分析研究。结果表明:由于光伏电站中支架结构高度较低,风速较小,计算得到的风压比按"建筑结构荷载规范"计算得到的风荷载设计值小得多;整个光伏电站中间区域的电池板的压力均远小于外围电池板所受的风压。提出按风压分布,将整个光伏电站分区域对太阳能电池板支架结构及基础形式进行设计,能够有效降低部分支架自重,从而达到节约成本的效果;在得到电站所在地区的全年风向及风速分布数据后,可根据真实情况对电站及其周围风场分布进行模拟,考虑风场、电池板、支架及基础的整体作用,优化支架及基础的结构,为光伏发电工程的经济、安全、可靠性提供保障。

摘要：涌水突泥是隧道开挖过程中一种最为常见且危害巨大的地质灾害形式。当隧道开挖至岩溶或断层等地质构造时,会在渗透作用下引起致灾体内的细颗粒流失,并逐渐形成优势通道,进而诱发渗透失稳型涌水突泥。准确判断土体内侵蚀稳定性对预防该类型涌水突泥至关重要。研究利用土体级配的分形特性,推导已有常用判据的分形表达式,并根据现有试验结果,提出了一种具有较高精度的分形判据。研究成果可为隧道渗透失稳型涌水突泥的防治提供理论依据。

摘要：为研究不同水文地质条件下能源隧道的长期换热性能,对年周期、日周期以及年周期与日周期叠加3种换热方案下,能源隧道周围地层的温度变化情况进行了数值模拟分析。数值模型中考虑了地层、衬砌及空气的温度场以及地下水渗流及空气流动。为方便计算,将换热管等效为面热源,通过调节其换热效率模拟能源隧道的不同运行方案。计算结果表明:1)地下水渗流速度越大,地层的热补给能力越高,地层温度受能源隧道的影响范围也越大;2)无论是年周期还是日周期运行方案,地下水渗流速度越大,隧道周围的温度场越快达到稳定状态;3)与年周期换热方案相比,日周期换热方案虽然不能有效提升地层的热补给能力,但是可以显著减小能源隧道对地层温度的影响范围;4)可通过优化制冷或采热的功率及持续时间,使1个年周期后能源隧道周围地层温度恢复至初始状态,从而提高能源隧道的运行效率,降低能源隧道对地层环境的影响。

摘要：城市地区土地资源稀缺,使得20世纪以来城市地下空间的开发利用得以蓬勃发展。地下基础设施除了实现结构功能外,还可以作为浅层地热能采集系统与地层进行热量交换。在城市地区,交通隧道比建筑基础具有更广阔的作为能源地下结构的利用空间。以上海地铁为例,根据上海市的水文和地质环境,研究以城市尺度进行能源隧道建设的地热能开发潜力及其经济与社会效益。结果表明,与上海市2030年规划地铁线路同等规模的能源隧道的年度采集能量总量可达35亿kWh,经济收益超过15亿元,每年可减少CO_(2)排放量200万t以上,相当于上海市20%的住宅取暖或制冷所需的总能量,投入成本在10年左右可回收,说明能源隧道拥有巨大的开发潜力和广泛的应用前景。

摘要：经勘探发现,乌东德拱坝右岸抗力岩体中发育有K25大型溶洞.为了探究K25溶洞对坝肩边坡安全性的影响,分析比较两种工况下的总位移分布规律、竖向位移分布规律、顺河向位移分布规律、横河向位移分布规律、主应力分布规律、塑性区分布和安全系数,并评价溶洞的支护效果.研究结果显示两种工况条件下坝肩边坡的位移和应力相差不多,表明溶洞内部填充岩体质量良好.

摘要：以珠海隧道始发井及车架段深基坑开挖工程为背景,利用数值模拟,研究基坑开挖引起的地表沉降对邻近既有燃气管道内力的影响。利用有限元方法,将监测得到的燃气管道沉降数据作为数值模型的边界条件,反算燃气管道的内力变化。根据数值模拟结果,选取管道局部内力突变与内力较高的部位,进行现场监测。模拟结果表明,地层沉降引起的燃气管道内力增加有限。现场监测结果也证明,管道整体内力水平处于安全范围内,暂不需要对燃气管道采取防护措施。