敦煌莫高窟北区岩体变异变形及修复对策

敦煌莫高窟北区岩体长期以来在特殊的地形地貌、气象水文、岩土性质、地质构造条件下,受人工开挖、重力、风蚀、雨蚀和洪水冲刷等共同作用,岩体发生风化、卸荷等变异以及崩塌、坍塌和危岩、开裂与裂隙(构造裂隙、卸荷裂隙)等多种变形,严重影响岩体的稳定和洞窟的安全。针对上述变异、变形破坏情况,采用PS材料加粉煤灰浆液灌浆封闭裂隙和岩面喷浆加固相结合的修复方法,有效地防止了岩体变异的进一步扩展和表面风化的加剧,减少了岩体变形和表面风化程度,使石窟得以保护和修复。该方法对黄土及干旱地区石窟保护具有良好的借鉴作用。     

地震荷载下煤矸石路基变形室内试验与数值模拟分析

通过对重塑煤矸石试件进行动三轴试验,研究了随机地震荷载作用下的煤矸石路基填料震陷特性。依据正弦循环荷载作用下的试验结果,获得了不同轴向固结压力下的煤矸石震陷变形特性经验公式;并运用FLAC3D对辽宁阜新某煤矸石路基进行了地震荷载作用下的响应分析。试验表明：煤矸石轴向累积应变随动荷载幅值增加而增大,呈指数关系;震陷试验中,煤矸石试件变形规律经历了振动压密、振动剪切和振动破坏三阶段,与普通路基填料类同,表明煤矸石作路基填料是可行的。数值模拟表明：地震荷载超越概率10％时,路面残余变形不大,路基整体处于稳定状态;地震荷载超越概率2％时,路基边坡将出现滑动带,处于危险状态,且震后残余变形较大。以上研究成果为煤矸石路基抗震设计提供了一定的试验依据,具有较为重要的工程应用价值。     

深基坑工程变形控制与有限元数值模拟分析

首先对深基坑工程变形控制进行了详细的论述，提出了基坑有效系数、有效区、失效区、临界线的新概念，提出了深基坑变形控制参考标准和经济有效的变形控制对策。简介了自制的深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统（SDCDEFEM）。利用该系统及应用实例分析，得出了简明估算深基坑最大变形及其位置的统计关系式。     

地震液化条件下地面的大变形三维数值分析

地基液化条件下地面大变形是造成工程结构破坏的主要原因之一。考虑地形、地震、土层、地下水等影响因素,针对典型的岸坡场地3层土地基模型,利用有限差分法FLAC3D,对可液化场地在地震作用下发生地面大变形的过程进行了数值模拟。结果表明,临空面坡比愈大、地表坡度越陡,地基液化地表侧向位移值愈大;变坡度的场地在地震作用下发生的侧移要比单一倾斜率的场地大;地震最大加速度越大、地震持续时间越长,地基液化侧向位移、地表沉陷和隆起现象越严重;液化层的埋深、厚度以及地下水位都对地面大变形的产生有着不同程度的影响,应选择合理的地基处理方案进行处理。     

2023年8月6日山东德州平原M 5. 5地震同震变形及地震活动性变化数值模拟

2023年8月6日,山东省德州市平原县发生M 5. 5地震,造成了严重的经济损失,打破了山东省近40年未发生M≥5. 0地震的平静期。平原地震震中区域人口稠密,经济发展迅速,其引起的区域地震活动性变化与未来强震发生的可能性是社会关注的热点。本文通过有限元数值模拟方法,建立三维模型研究震中孕震环境及其邻区同震形变应力场,利用假定破裂模型模拟地震同震位错,根据库仑应力变化理论探究周围区域地震活动性变化。结果表明,本次地震主要形变集中于发震断层10 km范围内,震中位置库仑应力下降超过500 kPa,未来短期内强震发生概率不大。平原地震对附近地震活动性造成了一定影响,可能促进了北部走滑型中小震活动,抑制了西侧正断型地震的发生。对于华北平原及邻近断层地震活动性变化仍需要更长时间地震数据和更深入的研究工作。     

金丽温高速公路K81高边坡变形动态数值分析

对金丽温高速公路K81高边坡进行接触大变形有限元动态数值分析.结果表明,路堑边坡开挖,导致滑面的法向应力减小、抗滑力下降,是引起古滑坡复活的根本原因.研究结果也说明了接触大变形有限元分析方法可以较好地分析潜在滑面的力学作用,是研究滑坡的滑动机理的有效方法.     

长江三峡及邻区地震危险区的三维数值模拟与地震危险性分析

以长江三峡地区实测应力资料为依据,用三维有限元方法定量地展现了该区弹性应变能空间分布状态,讨论了弹性应变能与地震活动的关系,结合地震震级、地震活跃期及地震迁移规律的综合分析,探讨了该区未来地震危险性。     

大型岩质滑坡地震变形破坏过程物理试验与数值模拟研究

以汶川地震触发的大光包岩质滑坡为例,结合野外现场调查,以其地质结果为背景,建立起破坏前的物理模型和三维数值模型,利用振动试验台和数值计算方法对滑坡变形破坏过程进行了研究。物理试验与数值模拟方法相互验证,取得了较为一致的结果。研究结果表明: 该滑坡的破坏模式为坡体顶部与中部拉张贯穿破坏中部沿层面滑移前缘剪切破坏,中部拉裂缝与主滑面首先形成滑动边界,前缘首先滑出; 滑坡变形过程中的加速度与速度响应研究表明其放大效应明显。同时,通过对比基岩与滑带加速度与速度放大系数,显示了结构面对斜坡变形破坏过程的控制作用。     

岩体软弱夹层渗透变形试验及三维有限元数值模拟

渗透变形或渗透破坏是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,本文结合某大型水电工程坝基存在的软弱夹层,在现场取样试验,研究了这些软弱夹层在渗透水流作用下发生渗透变形的方式和程度,并以试验成果为基础,根据水工建筑物的布置以及上下游水头差等条件,采用数值模拟的方法模拟软弱夹层的水力梯度分布情况以及软弱夹层与上下两盘基岩中的水力梯度分布,为坝基防渗设计提供依据。     

石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析

针对石窟文物的特点,阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以敦煌莫高窟的2个典型工段为实例,通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算,揭示了岩土体及其附属构筑物在地震作用下的动态响应和变化规律,指出了窟体防护加固的重点部位。分析结果表明,随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大,洞窟的位移和应力值明显增大,应力集中区的范围扩大,围岩损伤的可能性增加,稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关,并控制了石窟围岩的震害特征。其成果为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供理论基础和实践依据。     

敦煌莫高窟窟顶沙丘移动的初步研究

通过窟顶风沙资料的理论计算和沙丘动态监测，首次提出了窟顶沙丘移动方向为ＳＷ→ＮＥ向，移动方式为盘旋式－慢速稳定型。窟顶沙丘年平均移动量０．４２ｍ／ａ，入窟沙量４２９１ｍ￣３。在近百年内，沙丘不会埋没洞窟，但风沙流的危害仍十分严重。因此防止窟顶风沙流的危害是目前石窟保护中急待解决的重要问题。     

察尔汗盐湖首采区含钾卤水水量水质模拟

察尔汗盐湖是一个以钾、镁为主，伴有多种非金属矿床的大型现代盐湖。赋存于盐层中的晶间卤水是我国目前钾肥生产的主要原料。作者根据当地的水文地质条件，建立了盐湖首采区含钾卤水的水量水质模型，其中用一级反应表示各离子间的固液转化效应，并采用特征有限元法求解包括反应项的对流－弥散方程。模拟结果具有较高的仿真性。     

汶川地震前后龙门山地区区域构造应力场演化的数值模拟

以龙门山地区为研究对象,采用数值模拟方法,通过模拟强震发生前后以及发生时的构造应力场特征,得到了龙门山地区构造应力场变化规律。结果表明,龙门山地区在汶川地震到地震时到地震后的最大主应力和剪应力的数值和方向均发生了改变,最大主应力方向整体上由NEE变为SEE,但在不同地区这种变化表现有所差异。剪应力在震前和震时均有局部区域出现了集中,特别是在映秀附近; 但在地震后,区域内剪应力相对均匀分布,而且与地震前相比,剪应力在龙门山前山断裂和龙门山中央断裂分布的值明显减小,在后山断裂附近分布的剪应力数值增大。同时地震后剪应力在龙门山中央断裂上集中的区域逐渐向东北方向移动。应力场变化规律与地震时的地表形变规律和震后余震的分布规律一致。     

澜沧江某水电站右坝肩工程边坡倾倒变形问题的数值 模拟研究

澜沧江某水电站处于青藏高原东部边缘地带,属于高山峡谷地形地貌,高地应力环境,岩体卸荷裂隙很发育,使得倾倒变形和岩体质量、断裂活动及地震构造一样成为影响工程边坡岩体稳定的主要因素。针对工程边坡的大变形问题可采用离散元的数值模拟分析方法。通过建立理论开挖和工程边坡开挖离散元模型,可分别得出倾倒变形破坏机理发展过程为初期弱倾倒变形岩体的层内剪切错动、强倾倒变形岩体的层内拉张变形、强倾倒变形岩体的切层张-剪破裂及极强倾倒破裂岩体的折断张裂(坠覆)破裂和工程边坡的变形范围、确定开挖面及加固方式等。通过工程边坡模型的计算结果和现场地质调查成果的比较表明,计算结果和实际情况基本吻合。     

储层应力场的数值模拟

该文给出了油田储层应力场的两种数值模拟方法。一种是利用现场实测地应力资料,借助空间膜单元模型,反演远场应力边界条件,从而计算出储层应力场。另一种是借助于活动的最小二乘法直接插值得到应力场。针对鄯善油田三间房油藏,用所提出的方法计算模拟了储层应力场,得到了比较满意的结果,同时论述了这两种数值模拟方法的可行性。      

中梁水库蓄水影响岸坡变形破坏数值模拟分析

本文在综合分析岸坡工程地质条件的基础上,利用离散元数值模拟分析软件UDEC建立计算模型,对岸坡体在蓄水前、后两种瞬态工况下的应力场、应变场、变形（位移）情况以及塑性区分布情况进行了深入分析; 同时利用GeoStudio软件Seep模块计算水位变动下岸坡体浸润线,并使用基于Sarma法原理的Slope模块耦合计算水位动态工况下的稳定系数变化。结果表明：蓄水前局部变形破坏,蓄水后前部及后部变形大,中前部坡体易发生整体失稳; 水位上升期间斜坡整体稳定性降低明显,下降期间整体稳定性微弱降低。     

卡基娃滑坡变形破坏模式数值模拟研究

特大型土质滑坡的破坏模式,通过现场调查辅以常规的钻探等手段,难以得到全面的认识。本文以四川凉山自治县木里乡卡基娃滑坡为例,应用FLAC3D 有限差分软件,结合该滑坡实际地质条件、地质模型,选择自重+暴雨及假设滑坡前缘被冲蚀条件自重+暴雨两种工况模拟研究该滑坡的稳定性及可能出现的破坏模式,揭露了该滑坡破坏中最大应力、位移。