饱和多孔岩体中温度场渗流场应力场耦合分析
基于岩体力学与水渗流的研究
2010-2011学年第1学期重庆交通大学
基于岩体力学与水渗流的研究 摘要：针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点，分析了岩石水损伤机理，从总体上深化了对水岩作用机理的认识，并结合工程实例进行了说明，以促进地下水渗流对岩体力学性质影响的研究。 关键词：地下水，岩体，作用机理 作为影响岩体力学性质的一个活跃因素，水对岩石强度、弹性模量等方面作用的研究越来越受到人们的重视。然而，水对岩石作用机理的研究是真正关系到能否解决以上诸多问题的关键所在。 1 机理分析 地下水是一种重要的地质营力，它与岩体之间的相互作用，一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质；另一方面改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。运动着的地下水对岩体产生3种作用，即物理的、化学的和力学的作用。1．1 地下水对岩体的物理作用 这种作用主要是由岩石中的结合水产生的，结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水，水分子运动主要受矿物表面势能的控制，这种水在矿物表面形成一层水膜，产生以下几种作用： 1)润滑作用[引。由可溶盐、胶体矿物连接成的岩石，当有水浸入时，可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连接变成水胶连接，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。润滑作用使岩石的变形性提高，摩擦角减小。 2)软化和泥化作用。束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用，这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显。由于岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应，使岩体的力学性能降低，黏土质岩石尤甚E5]。此外，当硬岩断层破碎带中含有大量黏土质填充物时需注意这种作用。
midas gts理论分析_1
第一篇 MIDAS/GTS的分析功能 岩土分析(geotechnical analysis)与一般的结构分析(structural analysis)有较大差异。一般的结构分析注重荷载的不确定性，所以在分析时会加载各种荷载，然后对分析结果进行各种组合，最后取各组合中最不利的结果进行设计。岩土分析注重的是施工阶段和材料的不确定性，所以决定岩土的物理状态显得格外重要。在岩土分析中应尽量使用实体单元真实模拟围岩的状态、尽量接近地模拟岩土的非线性特点以及地基应力状态(自应力和构造应力)、并且尽量真实地模拟施工阶段开挖过程，这样才会得到比较真实的结果。 优秀的岩土分析程序应能真实地模拟现场条件和施工过程，并应为用户提供更多的材料模型和边界条件，让用户在做岩土分析时有更多的选择。 MIDAS/GTS不仅具有岩土分析所需的基本分析功能，并为用户提供了包含最新分析理论的强大的分析功能，是岩土和隧道分析与设计的最佳的解决方案之一。 MIDAS/GTS中提供的的分析功能如下： A. 静力分析 (static analysis) 线弹性分析 (linear elastic analysis) 非线性弹性分析 (nonlinear elastic analysis) 弹性分析 (elastoplastic analysis) B. 施工阶段分析 (construction staged analysis) C. 渗流分析 (seepage analysis) 稳定流分析 (steady state seepage analysis) 非稳定流分析 (transient state seepage analysis) D. 渗流-应力耦合分析 (seepage stress analysis) 1
超长建筑结构温度应力分析
超长建筑结构温度应力分析 夏云峰 (上海中交水运设计研究有限公司, 上海 200092) 摘要:以郑州第二长途电信枢纽工程为例,对超长建筑结构进行整体有限元建模。针对7种不同类型温度荷载的特点,利用有限元分析程序ANSYS计算。给出了结构整体变形特点、结构中各种构件(梁、楼板、柱子及剪力墙)的温度内力变化范围以及分布规律。通过比较得出超长建筑在各种温度作用下的最不利工况。可为超长建筑结构考虑温度作用进行设计和施工提供参考。 关键词:建筑 超长建筑物 温度荷载 温度应力 St udy on t he Te mperature Stress of Super-Lengt h Buil di ng X ia Yunfeng (Shanghai Zhongji a oW ater Transportation Design Institute Co.,L t d., Shanghai 200092) Abst ract:T aking the Second Long D istance Te leco mm unication H ub Pro ject of Zhengzhou for an exa m ple,t h is paperm akesm odels of so lid fi n ite e le m ent to super-length building.A ccord- i n g to characteristics o f te mperature l o ad of7different types and usi n g t h e ANSYS fi n ite e le- m ents ana l y sis progra m,it concl u des the characteristics of the integral structura l defor m ation, the scope and distribution o f ther m a l i n ner force o f different co mponents,such as bea m,floor slab,pillar and shear w a l.l A fter contrasti n g,it su m s up the w orse w orking cond ition for super -length bu il d i n g under d ifferent te m peratures,wh ich cou ld prov ide references to the design and constr uction o f super-length bu il d i n g by consi d ering te m perature acti o ns. K ey w ords:constructi o n super-leng t h buil d i n g te m perature load te m perature stress 建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,类型也很多,按成因可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝,以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝,则是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层或大柱网建筑不断出现。对超长结构的温度变形与温度应力,若在结构设计中处理不当,将使结构产生裂损,严重影响建筑结构的正常使用。我国的建筑结构设计规范中不考虑温度作用[1],只做构造处理。因此,温度应力是超长建筑结构设计中的重要研究课题之一。1 超长高层建筑结构温度问题有限元建模研究 结合工程实例,分析建筑结构各个阶段温度作用的特点,完善温度作用和温差取值的计算原则,并选出在工程设计中起控制作用的温差取值,方便设计采用。根据实际情况建立超长建筑结构的有限元分析模型,采用有限元分析程序ANSYS 有限元计算程序,进行结构整体分析。 郑州第二长途电信枢纽工程主体为超长高层建筑结构。主楼地下1层,地上主体19层。19层之上局部突起2层。柱网9.6 12m,主体结构东西长134m。由于功能要求建筑中间不设缝,南 10 港口科技 港口建设
GTS特点
Midas/GTS程序简介 MIDAS IT自从2001年开始开拓市场以来，目前不仅在中国和美国建立独资公司，而且在世界20多个国家和地区建立销售网络，销售了4000多套程序、特别是程序在世界最高建筑物阿联Burj Dubai Tower、世界跨度最大的斜拉桥－中国苏通大桥以及2008年北京奥运会体育场馆、韩日世界杯体育场馆这些可以载入世界土木建筑史册的结构上的应用，都证明了MIDAS已经成为世界上最为优秀的结构软件开发公司之一。 从1989年MIDAS IT的前身－浦项集团的专业研发部门到今天的MIDSA IT，在16年的发展过程中，为了实现更准确、更便捷、更强大的技术目标，MIDAS IT的员工每一分每一秒都在不断努力着。 经过国内外岩土隧道领域专业技术人员和专家的共同努力，并考虑实际设计人员的需要，MIDAS IT开发出岩土和隧道专业有限元软件MIDAS/GTS。MIDAS/GTS主要针对岩土隧道领域的结构分析所需要的功能直接开发的程序，是通用有限元程序与岩土及隧道专业技术的完美结合，并通过了国际ISO9001品质管理认证及韩国隧道工学会等专业机构的认证。其全新的操作界面和三维分析功能，为岩土和隧道工程师提供了强有力的解决方案。 作为岩土和隧道专业有限元软件,MIDAS/GTS能够为用户提供哪些帮助? 一、多种岩土分析功能 在进行岩土结构分析的时候,往往需要对同一模型进行各种分析。作为岩土专业通用有限元软件，MIDAS/GTS为用户提供了几乎所有的岩土分析，其中包括：线性静力分析、非线性静力分析、施工阶段分析、固结分析、稳定流分析、非稳定流分析、动力分析以及边坡稳定分析等（见图1）。 （a）应力分析（b）渗流分析
超长结构温度应力分析与控制措施
超长结构温度应力分析与控制措施 摘要：随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大 型化、舒适化发展，大量超长、超宽的大型公共建筑随之涌现。由于季节变化的 影响，超长结构的温度应力问题会导致混凝土楼板产生裂缝，严重影响建筑的使 用功能和结构安全，因此温度作用在设计中必须予以考虑。本文以某钢筋混凝土 框架-剪力墙结构为例，对超长结构的温度应力问题采用有限元分析程序MidasGen进行了计算分析并给出了控制措施。 关键词：超长结构；温度应力；后浇带；有限元分析 1、前言 超长结构，由于季节变化等因素的影响，会让超长结构的混凝土发生变形， 当混凝土的变形受到墙体等构件的约束，楼板内便会产生较大的温度应力，当温 度应力高出混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土楼板会产生裂缝，通常情况下，若在结构中采用低收缩混凝土材料、设置后浇带以及采用预应力钢筋等措施时， 温度应力及收缩应力对结构的影响一般可以忽略。但超长混凝土结构中，如若不 进行合理的温度效应控制，柱、墙等竖向构件将产生显著的温度内力，影响结构 的承载能力；楼板则很有可能开裂并形成有害的贯通裂缝，对建筑防水和结构的 耐久性很不利，影响建筑的正常使用，因此，如何降低温度应力的影响是超长结 构设计的关键问题。 2、工程概况 某五星级酒店主楼部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，楼盖采用现浇钢 筋混凝土梁板体系，底部裙楼为两层宴会大厅，并设有斜圆柱形主出入口。框架 柱截面尺寸600mmx600mm～900mmx1200mm，墙截面尺寸200～500mm。 现行GB50010－2010《混凝土结构设计规范》中对房屋建筑工程结构伸缩缝 的最大间距做如下规定：对于现浇式结构，普通砖混结构50m，框架结构55m， 剪力墙结构45m，框架-剪力墙结构根据框架和剪力墙的具体布置情况取45~55m 之间，通常可取50m。该酒店结构不设缝轴线尺寸为167.2m，超过了规范要求。 3、温度工况 (1)温度荷载。假设该建筑从当年7月开始地上部分施工，第1～3层施工分 别需要一个月，从4层开始每层半个月，至次年二月半完工。按照该假定施加的 温度荷载始终为降温作用，为最不利工况。 (2)有限元模型。针对温度应力建立四组模型(M0、M1、M2、M3)，均考虑施 工模拟和收缩徐变的作用；其中，部分模型考虑了地下室顶板的转动弹性嵌固， 弹簧刚度计算按照柱所连接的梁柱刚度进行计算，为近似值。模型的具体设计参 数见表1所示。 结构二层的后浇带设置如图1所示，其余各层M0、M1、M2后浇带设置均同；M3与 M2相比，仅在结构第二层增设后浇带c，其余部位后浇带设置均同M0～M2模型。温度有 限元模型为保证结构成立，将一跨内的所有次梁和板均设置为后浇带。 4、温度应力分析 本工程采用有限元分析程序MidasGen对本模型进行温度应力计算分析，分别探讨温度应力对框剪结构中的柱、剪力墙、梁板等主要构件的影响，并给出控制措施及建议。 (1)柱内力。通过对比框架柱主要集中区域的温度应力，其中：①主楼最外侧柱(区域1)；
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法 摘要：简要叙述岩体裂隙的几何特性，岩石裂隙渗流特性研究的方法。 综述了国内外裂隙岩体单裂隙、水力耦合、非饱和情况下的渗流特性物模试验研究成果，并做了相应的分析和讨论。分析表明：物模试验在研究裂隙岩体渗流特性方面具有不可替代的作用；需要进行更多的模拟实际岩体裂隙的试验；真正意义上的非饱和渗流试验还很少；分析结果为今后的裂隙岩体渗流特性物模试验研究提供了有益的方向。 关键词：裂隙岩体；渗流 ；单一裂隙；水力耦合；非饱和 一 前言 新中国成立以后，交通、能源、水利水电与采矿工程各个领域遇到了许多与工程地质及 岩土力学密切相关的技术难题，在许多岩土工程、矿山工程及地球物理勘探过程中，岩体的渗透率起到十分重要的作用，但在理论上尚未引起足够的重视，通常将岩体渗流处理为砂土一样的多孔介质，用连续介质力学方法求解。与孔隙渗流的多孔介质相比，裂隙岩体渗流的特点有：渗透系数的非均匀性十分突出；渗透系数各向异性非常明显；应力环境对岩体渗流场的影响显著；岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。 岩石裂隙渗流特性研究的方法通常有直接试验法、公式推导法和概念模型法，而试验研 究是其中一个最重要最直接的途径。本文介绍了当前裂隙岩体渗流试验研究。 二 岩体裂隙的几何特性 岩体的节理裂隙及空隙是地下水赋存场所和运移通道。岩体节理裂隙的分布形状、连通 性以及空隙的类型，影响岩体的力学性质和岩体的渗透特性。岩体中节理的空间分布取决于产状、形态、规模、密度、张开度和连通性等几何参数。天然节理裂隙的表面起伏形态非常复杂，但是从地质力学成因分析，岩体总是受到张拉、压扭、剪切等应力作用形成裂隙，这种作用不论经历多少次的改造，其结构特征仍以一定的形貌保留下来，具有一定的规律性。裂隙面形态特征的研究越来越受到重视，在确定裂隙面的导水性质及力学性质方面，其作用越来越大。 裂隙面的产状是描述裂隙面在三维空间中方向性的几何要素，它是地质构造运动的果， 因而具有一定的规律性，即成组定向，有序分布。裂隙面的间距和密度是表示岩体中裂隙发育密集程度的指标。在表征岩体完整性、强度、变形以及在渗透张量计算中都需要用到裂隙面的间距和密度。裂隙面间距是指同一组裂隙在法线上两相邻面间的距离，常用S 表示。对同一组裂隙一般认为裂隙间距相等。在实际野外测量中，布置一条测线，应尽量使测线与裂隙组走向垂直。分组逐条测量裂隙与裂隙之间的距离，即可求出裂隙组的平均间距。裂隙面的密度按物理意义魄不同可分为三种：线密度、面密度和体密度。 三 裂隙岩体渗流试验研究 20世纪60年代以来，裂隙岩体渗流的研究逐步发展，已有不少结果。1856年法国工程师 达西（Darcy ）通过实验所建立的达西线性渗流定律直今仍是研究渗流的基础。 表达式： kj -=ω
岩体渗透结构类型及其渗透特征
岩体渗透结构类型及其渗透特征 李清波闫长斌 （黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州 450001） 摘要分析了控制岩体渗透特征的主要因素，提出了岩体渗透结构类型的划分原则以及不同渗透结构的宏观渗透特征，并给出了工程实例，对水库渗漏问题评价及防渗、排水工程设计具有重要意义。 关键词裂隙岩体；渗透结构类型；渗透特征；防渗排水 1 引言 在水利水电工程建设中，经常遇到与岩体渗流相关的水文地质问题。由于岩体中通常发育有裂隙或溶蚀管道，受裂隙、溶蚀管道分布的方向性和不均匀性控制，地下水在岩体中的渗流状态远较在土体中复杂，一般具有明显的各向异性和不均一性。如对其认识不足，则可能导致防渗、排水工程的低效甚至失误。 国内外学者在裂隙岩体的渗透特性研究方面取得的成果[1]~[5]表明，岩性、断裂构造、风化卸荷作用及岩溶作用是控制岩体渗透结构及其宏观渗透特征的主要因素。谷徳振先生[7]以地质体结构为基础，将岩体划分为不透水体、统一含水体、层状含水体、脉状含水体、管道含水体等水文地质结构类型。孙广忠先生[8]提出了以透水体（层）和隔水体（层）为基本单元划分岩体水力学结构的概念，将透水体划分为孔隙透水体（层）、裂隙透水体（层）和管道透水体三种类型，将隔水体划分为块状隔水体、夹层或带状隔水体、层状隔水体三种类型。万力[1]等研究了砂泥岩互层裂隙地层的渗透性特征，指出砂泥岩互层地层具有层状、带状和壳状三种渗透结构。周志芳 [2]等则提出了块状岩体的水文地质结构类型划分意见。 本文在上述研究的基础上，系统地提出了岩体渗透结构类型的划分原则及各类渗透结构所具有的宏观渗透特征，对水库渗漏问题评价及防渗、排水工程设计具有重要意义。 2 控制岩体渗透特征的主要因素
渗流对边坡稳定性的影响评述
渗流对边坡稳定性的影响评述
渗流对边坡稳定性的影响评述 摘要：渗流对边坡稳定性影响重大，本文对在渗流作用下边坡稳定性影响及边坡稳定性中考虑渗流的方法作简要介绍。 关键词：边坡稳定性分析、流固耦合、渗流场 1 前言 边坡是人类生产生活的最普遍也是重要的地理环境, 与人们的各种活动密 切相关。在人类发展过程中, 无时不与它相互冲突、相互协调, 进而达到相互依存。特别是近几十年来, 随着工程活动规模的扩大及经济建设的急剧发展, 边坡工程中高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题得到越来越多的重视。 土质边坡稳定向题一直是岩土工程领域中一项最基本而又十分主要的研究课题，科学合理地评价土坡稳定性对于确保人民生命财产和保证工程正常运行有非常重要意义。在影响土坡稳定性的诸多因素中，水的作用是一个至关重要的外在因素。大量事实表明：90%以上的土质边坡失稳与水有着息息相关的联系，尤其是在各种危险水力条件下由于渗流作用量易引发滑坡发生。 2 渗流的影响及危害 堤防、江河水库岸坡和土石坝的渗流稳定主要是渗透破坏问题。渗流破坏可区分为整体破坏和局部破坏。整体破坏即在渗流作用下的岸坡滑坡稳定性问题，整体稳定性分析，正确考虑作用在土体上的渗流作用是关键。渗流的局部破坏主要发生在地下水渗流的集中渗出点(渗流方向为自下而上或与坝坡相切)、边坡下游坡和基础薄弱部位。对渗流作用的破坏研究重点是危险水力条件及不同渗流方向时允许渗透坡降(与局部稳定相关)等，采取措施改变地下水渗流的方向、高度、渗出点坡降等，防止产生渗漏、管涌、流土和接触冲刷等渗透变形。据资料统计表明, 我国有新老滑坡约30 万处, 其中灾害性的约1. 5 万处, 每年 损失高达100 亿元以上。特别是在2008 年5 月12 日汶川大地震中, 由于边坡滑坡造成的经济损失巨大。大量的工程资料和实践经验表明：大坝在汛期发生的各种险情中，大部分是由于渗透破坏造成的。渗流造成管涌险情等局部稳定隐患和滑坡等整体稳定隐患。因此，须对大坝的渗流状况进行监控与分析，并对
流固耦合文献总结
小论文拟采用DP模型，在应力较高的土体中，比Mohr-coulomb理想弹塑性模型的数值计算结果更精确。设定DP模型需要输入3个特殊参数，粘聚力，内摩擦角，膨胀角，其中的膨胀角是用来控制体积膨胀的大小的。在岩土工程中，一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀，因为颗粒重新排列了；而一般的砂土或者正常固结的土体，只会发生剪缩。在使用DP模型的时候，对于一般的土，膨胀角设置为0度比较符合实际。渗流耦合分析拟采用的边界条件是全地基边界，即把要分析的模型所有的区域看成是一个封闭的整体。在计算渗流应力耦合分析时，考虑基坑空间效应，建立三维实体模型，不仅考虑施工降水耦合，也考虑施工间歇变形耦合。最终通过支护结构桩和锚杆的变形以及基坑的变形，得出以下两条结论：（1）采用渗流应力耦合理论计算的基坑工程变形形态符合实际情况，随着基坑开挖深度增加，基坑变形规律也符合实际情况。（2）渗流应力耦合情况下基坑变形与不考虑渗流耦合影响下基坑变形曲线相比，数值较大，可见，分析基坑变形时不考虑渗流耦合影响是偏不安全的，耦合分析对基坑变形的影响不能忽视。 1、基于渗流场-应力场耦合作用下的深基坑降水支护结构的位移研究工程勘察2012 本文采用大型通用岩土工程有限元软件PLAXIS对复合土钉支护进行分析,模型采用平面应变模型,土体采用Mohr-coulomb理想弹塑性模型且具有对称性，故取一半对其分析，模型底部为固定约束，侧面只限制水平位移，上表面为自由边界。 本工程的数值模拟主要为比较在有降水作用下和未考虑地下水两种情况下的支护结构体系的位移，为此，首先进行了在未考虑地下水条件下的模拟，即不考虑孔隙水压，地下水位线默认为基坑底部。其次依据实际工程的地下水位线-7.24m，进行了数值模拟，以便找到降水作用对支护结构体系位移的影响。 2、考虑流-固耦合效应的基坑水土压力计算工程勘察2011 针对地下水绕过围护墙渗流情况，分析了传统的水土压力分算、合算及考虑土体渗流-固结变形方法计算土压力的区别，并利用实测数据进行对比。 流过耦合分析，PLAXIS程序采用水土分算的方法，通过输入地下水水头执行地下水渗流程序进行计算，利用单元应力点上的压力水头求得孔隙水压力，将围护墙与土体接触界面上的有效压力与孔隙水压力值相加，得到基坑围护墙上总的水土压力分布。 3、考虑流固耦合作用的深基坑有限元分析地下空间与工程学报2012 利用FLAC流固耦合模型对复杂地质条件下深基坑降水开挖过程中深基坑的时间效应进行研究。建立考虑参数变化的弹塑性流固耦合数值模型，分析基坑开挖及降水作用下地表沉降、水压力、基底隆起随时间变化的规律。平面应变模型，土体采用修正的剑桥模型模拟，只是在理论上提出考虑基坑开挖过程中渗透系数随孔隙比变化的现象，未应用在模型模拟中。 4、考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析广东工业大学学报2013 本文运用通用软件MIDAS/GTS考虑渗流应力耦合作用下模拟基坑开挖降水的详细过程，分析了不同阶段渗流情况,同时探讨了止水帷幕、渗透系数与不同降水深度对基坑支护特性的影响，以期为基坑降水和支护结构优化提供理论参考。采用的摩尔库伦土体模型，基坑较小，应力水平较低，平面应变模型，未考虑基坑的空间效应。 5、深基坑工程降水与地面沉降耦合数值模拟研究中国市政工程2012 采用基坑降水与地面沉降耦合模型分析，四周边界取为定水头边界，其中，求解地下水问题简化为求解地下水在多孔介质中流动的问题，建立相适应的地下水三维非稳定渗流数学模型为 地面沉降模型为 方程的求解条件为： 利用建立的三维渗流沉降模型预测抽水减压期间对水位降深和区域沉降影响。计算结果
裂隙岩体渗流应力耦合机制研究
Industrial Construction Vol.41，No.6，2011 工业建筑 2011年第41卷第6期115 裂隙岩体渗流应力耦合机制研究 张国玉 1 田晶莹 1 孙玉杰 2 王海超 2 （1.日照职业技术学院，山东日照 276826；2．山东科技大学土木与建筑学院，山东青岛266000） 摘要：隧洞开挖前，岩体中的地下水与围岩应力处于一种相对平衡状态，由于隧洞的开挖，一方面使地 下水排泄有了新的通道， 加速了水循环，破坏了原有的补给—运移—排泄系统的平衡；另一方面，造成围岩应力重分布， 部分结构面由于增压而闭合，部分岩体卸荷松弛或产生剪切滑移，人为破坏了原有的地下水渗流条件，使得隧洞自身成为地下水向外排泄的地下廊道，导致突水灾害。采用Monte-Carlo 方法建立二维离散裂隙网络， 并将其导入UDEC 软件中的岩体结构离散裂隙网络介质模型（DFN ），依据此模型，采用离散单元法对裂隙岩体渗流特性、 裂隙岩体洞室开挖力学特性以及裂隙岩体渗流应力耦合机制进行研究。结合具体实例，对不考虑水力耦合和考虑水力耦合情况下在裂隙岩体中开挖洞室的洞周围岩的力学特性做了对比。 关键词：裂隙岩体；渗流场；应力场；耦合 RESEARCH ON TRANSFUSION STRESS COUPLING MECHANISM OF CREVASSE ROCK MASS Zhang Guoyu 1 Tian Jingying 1 Sun Yujie 2 Wang Haichao 2 （1.School of Rizhao Polytechnic ，Rizhao 276826，China ； 2.College of Civil Engineering and Architecture ，Shandong University of Science and Technoloqy ，Qingdao 266000，China ） Abstract ：Before a tunnel excavation ，the groundwater in the rock and the surrounding rock stress are in a state of relative balance ，because the excavation makes tunnel groundwater drain has a new channel ，thus accelerating the water cycle ，which destroyed balance of the original supplies-migration-the drainage system ；On the other hand ，the surrounding rock stress was redistributed and part of structural surface was closed due to pressurization ，part of unloading rock mass produced shear slippage ，which vandalized the original groundwater seepage condition ，thus making tunnel itself become an underground corridor to discharge water in different forms ，resulting in bursting water disasters．Monte Carlo method was used to establish 2-d discrete-fracture network ，which was input rock mass structure discrete fissure network medium model （DFN ），according to the model of the discrete element method in fractured rock mass seepage characteristics ，fracture rock cavern excavation mechanical characteristics and seepage stress coupling mechanism of fractured rock mass．Combined with concrete examples ，a comparison was done for cases of excavating caverns in fractured rocks with and without consideration of hydraulic coupling．Keywords ：the crevasse rock mass ；seepage field ；stress field ；coupling 第一作者：张国玉，男，1979年出生，硕士。 E －mail ：90993979@qq．com 收稿日期：2011－01－08 1渗流场与应力场的耦合作用 在裂隙岩体渗流应力耦合分析中，最基本的是 建立单裂隙渗流与应力的关系。下面将以单裂隙渗流应力耦合中应力场对渗流场的作用以及渗流场对应力场的作用为重点内容展开论述。1.1 应力场对渗流场的作用 从应力场改变地下水渗流场的影响作用机制来看， 应力场主要改变的是裂隙结构面的隙宽。由立方定律可知，裂隙面的渗流量与隙宽的三次方呈正比，隙宽的微小改变将引起渗流量的重大变化。隙宽的大小受作用在裂隙面上的应力所控制，因此在探讨裂隙渗流特性时，必须考虑应力作用的影响。 以前考虑较多的是正应力对渗透性的影响，一般通过试验总结出岩体渗透性与应力之间的经验公式。孔隙水压力变化会引起有效应力的变化，明显地改变裂隙张开度、流速和水压力在裂隙中的分布，裂隙渗流量随裂隙正应力增加而降低很快， 进一步研究发现应力－渗透曲线有回滞现象。随着卸载次数的增加，裂隙渗透性能降低，经过几次加卸载循环后，岩体的应力－渗透性曲线基本稳定。据此有关学者
GTS在水利工程中的应用
MIDAS/GTS 在水利水电工程中的应用
MIDAS/GTS 不仅是通用的分析软件,而且是包含了岩土和水利工程领域最近发展技术的 专业程序, 其功能包括应力分析、施工阶段分析、渗流分析、固结分析以及其他功能，在水利 水电工程的设计和安全校和中得到了广泛的应用，取得了较好的效果。 MIDAS/GTS 为全面、深入分析水利水电工程中的问题提供了强有力的支持。如：提供了 极为常用的Duncan-Zhang岩土材料本构模拟堆石坝和多数中国地区地质；提供基于达西定律的 稳态流和非稳态流分析以及渗流/应力耦合分析； 提供丰富的岩土力学的模拟方法用于确定地质 地层中出现的断层、软硬夹层、节理裂隙等特殊的地质带特性；提供了随施工阶段变化的边界 应力释放系数；提供了各种动力时间积分技术和振型迭代技术，为不良地质带的动力抗震分析 提供了坚实的基础；提供了各种动力分析方式：自振周期、反应谱分析（频域分析）、时程分 析（时域分析），且程序内含地震波数据库、自动生成地震波、与静力分析结果的组合功能。 MIDAS/GTS 解决的水利水电工程问题包括： 水坝（包括堆石坝、重力坝、拱坝）的三维仿真模拟 水坝（拱坝、重力坝、堆石坝）的动力抗震分析； 大型渡槽结构 地下管道以及架空管道结构中存在的地震响应分析、管道与土的相互作用 堆石坝方面的应用（邓肯模型） 固结沉降、渗流等等 坝体徐变方面的分析 （2007年12月Ver 300版本） 水下结构抗震分析 水闸、底板等辅助结构的设计和分析 电力系统结构抗震分析 地下厂房开挖施工阶段分析 土石坝施工阶段的稳定分析 一、大坝应力-应变静力分析 MIDAS/GTS提供了直观的三维建模功能，对大坝地层面的模拟提供了多种方式，可以很 方便的对大坝进行三维实体模拟。 MIDAS/GTS提供了施工阶段分析，可以按照施工填筑和蓄水过程，模拟坝体分期加载的 条件，并反映坝体不连续界面的力学特性。
大坝实体示意图 MIDAS/GTS提供了丰富的土体材料本构模型，同时也可以根据用户的需要进行自定义。
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某超长框架结构温度应力分析及设计
某超长框架结构温度应力分析及设计 摘要：超长结构是当代商业社会下的常见结构类型，而其温度应力的处理和减弱，也是广大建筑项目建设者都需要着重考虑的问题。基于此，本文结合某大型 商业综合体项目实际，分析了在温度应力影响下，如何对结构进行设计。从而实 现建筑项目的稳定性和安全性，促进区域居民生活水平的提升。 关键词：超长框架结构；温度应力；工程；温差 0 引言 超长混凝土框架结构的特点是其结构单元的长度较大，比混凝土结构规范中 限定的一般伸缩缝间距要更大，所以在设计时需要考虑更多因素，从而加强建造 建筑的结构能够满足使用的稳定性和安全性要求。在一般的建筑结构中，设计的 混凝土框架选择低收缩的混凝土材料、钢筋加固、后浇带加强养护等措施，都能 够一定程度的降低材料所受到的温度应力、收缩应力等因素对结构的影响[1]。但 在超长框架结构中，对这些应力作用的处理则是结构设计的重要部分，也是设计 和建造过程中需要重点处理的部分。以下结合笔者参与的具体工程实例，对如何 设计超长框架结构温度应力的内容展开探讨。 1 超长结构温度应力作用对工程建设的影响 1.1温差分析 在自然环境的作用下引起钢混凝土结构中的温差荷载的主要因素包括三点： 季节温差、骤降温差以及日照温差。一般情况下，长期稳定荷載作用下的温度效 应对整个结构的内力起到挖制作用，而骤降温差和日照温差引起的的短期温度作 用-一般只考虑温度场趋于稳定后的温度效应。温度作用是由结构材料“热胀冷缩” 效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用。出现温差时梁板等水平 构件变形受到竖向构件的约束而产生应力，同时竖向构件会受到相应的水平剪力[2]。施工阶段后浇带未封闭以前，温差对结构的影响忽略。施工阶段后浇带封闭，建筑隔墙及装修完成以前，受外界温度影响最大，极容易出现开裂。使用阶段由 于外围有幕墙，屋顶有保温，可考虑温差效应作用打折。 1.2 温度应力计算 参考王梦铁的《工程结构裂缝控制》中的相关计算方法，混凝土收缩应变的 形式和发展与混凝土龄期密切相关，任意时间t（天数）时混凝土已完成的收缩 应变为： （1） 其中为各种修正系数[3]。混凝土收缩是一个长期的过程，影响最终收缩量的 因素有水泥成分、温度、骨料材质、级配、含泥量、水灰比、水泥浆量、养护时间、环境温度和气流场、构件的尺寸效应、混凝土振捣质量、配筋率、外加剂等。由于竖向构件的约束，水平构件的混凝土收缩会产生拉应变，这种收缩应变可以 和混凝土因温度变化产生的应变等效，可用产生等量应变的温度差（当量温差） 计入混凝土收缩效应的影响。 2 对温度应力的一般解决措施 2.1施工材料的标准化设计 本工程利用的混凝土材料是由低收缩低水泥、碎石骨料和外加剂等材料均匀 混合而成。要求综合各原材料剂量，在软件中进行统计计算。基本需求是外加剂、水泥和骨料都能够满足项目建设的质量要求，且使用时严控各原材料的剂量，从 而确保配比混合后的材料性质能够贴合降低温度应力的需求。例如降低水灰比，
土石坝渗流安全评价
土石坝渗流安全评价 Revised by Hanlin on 10 January 2021
土石坝渗流安全评价1坝基渗流安全评价要点如下： 1砂砾石层（包括砂层、砂砾石层、砾卵石层等）的渗透稳定性，应根据土的类型及其颗粒级配等情况判别其渗透变形形式，核定其相应的允许渗透比降，与工程实际渗透比降相比，判断渗流出口有无管涌或流土破坏的可能性，以及渗流场内部有无管涌、接触冲刷等渗流隐患。 2覆盖层为相对弱透水土层时，应复核其抗浮动稳定性，其允许渗透比降宜由试验法或参考流土指标确定；对已有反滤盖重者，应核算盖重厚度和范围是否满足要求。 3接触面的渗透稳定性主要有以下两种型式： 1）复核粗、细散粒料土层之间有无接触冲刷（流向平行界面）和接触流土（流向从细到粗垂直界面）的可能性；粗粒料层能否对细粒料层起保护作用。 2）复核散粒料土体与刚性结构物体（如混凝土墙、涵管和岩石等）界面的接触渗透稳定性。应注意散粒料与刚性面结合的紧密程度、出口有无
反滤保护，以及与断层破碎带、灰岩溶蚀带、较大张性裂隙等接触面有无妥善处理及其抗渗稳定性。 2坝体渗流安全评价要点如下： 1均质坝。复核坝体的防渗性能是否满足规范要求、坝体实际浸润线和下游坝坡渗出段高程是否高于设计值，还需注意坝内有无横向或水平裂缝、松软结合带或渗漏通道等。 2组合（分区）坝： 1）防渗体（心墙、斜墙、铺盖、各种面板等）。复核防渗体的防渗性能是否满足规范要求，心墙或斜墙的上、下游侧有无合格的过渡保护层，以及水平防渗铺盖的底部垫层或天然砂砾石层能否起保护作用。 2）透水区（上、下游坝壳及各类排水体等）。复核上、游坝坡在库水骤降情况下的抗滑稳定性和下游坝坡出逸段（区）的渗透稳定性，下游坡渗出段的贴坡保护层应满足反滤层的设计要求。 3）过渡区。界于坝体粗、细填料之间的过渡区以及棱体排水、褥垫排水和贴坡排水等，应复核反滤层设计的保土条件和排水条件是否合格，以及运行中有无明显集中渗流和大量固体颗粒被带出等异常现象。
关于复杂岩体的渗流分析
关于复杂岩体的渗流分析 摘要:岩体结构及其渗透性的研究一直是水文地质学中的重要课题随着工程质量要求的提高，对这一课题的研究也必将史加深入本文在对岩体的水文地质结构分析的基础上，对复杂岩体的渗流作了研究分析，得出了一定的结沦 关键词:岩体地质结构；水文地质；岩体渗透性 水文地质系统通常包括水文地质结构系统和地下水流系统水文地质系统小是孤立存在的，它受人类工程话动和自然因素的影响和制约并且小断地运动和演化究的一个重要力一法和发展趋势，对岩体渗流的研究主要包括岩体结构和地下水两力一面内容岩体结构控制着地下水的渗流特性，地下水的运动又影响着岩体的物理力学性质，同时这两力一而又受人类工程话动的改造。 1岩体的水文地质结构介绍 岩体的结构控制着岩体的物理力学和水力学性质，岩体结构的研究是任何工程中非常重要的一个环节。从水文地质研究的角度看:水文地质系统通常包括水文地质结构系统和地下水流系统两大部分其中，水文地质结构系统具有小同结构和水力学性质的水文地质综合体的空间组合。它构成了地下水的赋存空间，控制着地下水的储存和运移，是研究地下水流系统的基础。 水文地质结构的研究主要包括岩体的透水特性的介质类刑及结构面性状广义地说，能含水的岩体都可称为多孔介质，其中地下水以孔隙水形式存在的岩体称为孔隙介质，地下水以裂隙水存在的岩
体称为裂隙介质，而地下水以裂隙一溶隙水存在的岩体称为孔隙一裂隙介质。相应于三种介质类刑，我们可以把岩体水文地质结构概化为孔隙结构、裂隙结构、裂隙一溶隙结构三种基本模刑。 2岩体的透水性及岩体结构控渗效应的分析 2.1岩体透水性的影响因素 总的来说，新鲜完整的岩体是基本上小透水的，岩体的透水性主要是由内部原生及构造性结构面和外部的风化作用、卸荷作用，地形地貌等诸多因素控制的 自然界的一切岩体在成岩、风化、卸荷及构造作用下，内部都产生了规模、类刑、性质各异的大量结构面(例如断层、裂隙、夹层等)，岩体被这些结构面切害成分离成小规则的小连续体这些结构面是地下水运动和储存的通道。 忽略岩块的透水性以后，地下水在岩体中的渗透主要沿岩体中大量存在的裂隙进行结构面的透水大小是由其空隙性决定的，其空隙性又是由结构面的宽度，粗糙度、充填度及充填物质的性质(粒径、级配、胶结程度)等决定的同时，结构面的产状和性质还控制地下水的渗透各向异性。 地质体之间的作用和地质体与自然力的作用是十分复杂的，处在各种作用力下的岩体其应力和透水性都是随时间变化的，其变化与内外力的作用息息相关 裸露的基岩时时刻刻受着风化剥蚀作用，风化作用可以使孔隙介质变的史加疏松，增大了其空隙性，从而增大了其透水性。风化作
MIDAS-gts1
. MIDAS/GTS的概要 midas中文名迈达斯，是一种有关结构设计有限元分析软件,分为MIDAS/Building,MIDAS/Gen,MIDAS/Civil,MIDAS/GTS,,MIDAS/FX+,MIDAS/NFX 。 MIDAS Family Program通过结构技术的国产化，在技术独立及强化先进竞争力的目标下，于1989年开始研发，通过迈达斯员工的热情努力及客户们的关心和鼓励，经过10年的开发，已经逐步发展成为韩国最高 的尖端结构分析及最优化设计软件。 MIDAS Family Program 自1996年发布以后，已经适用于国内外5000余个实际工程项目，产品的优秀性及信赖性也得到了认证。现在已经进入科学技术用软件的原产地美国，日本，欧洲市场。自2001年2月，作为国产科学技术用软件，从进入海外市场以来，通过包括美国，日本，中国及印度等地的独立法人在内的20个国家的代理公司，成功打进了全球40余个国家的市场。 MIDAS Family Program有包括建筑/桥梁/岩土/机械等领域的10种软件组成，现在正在被全世界的工程技术人员所使用。我们的发展目标是成为全球工程解决方案开发和提供公司，为了实现这个目标，我们会以我们核心的CAE软件开发为基础，逐步扩大到造船，航空，电子，环境及医疗等新世纪尖端科学及未来产业 领域。
岩土领域包括： 岩土隧道领域 二维地基和隧道领域 桥梁脚 手架等特殊工程领域 MIDAS Information Technology Co., Ltd.(简称MIDAS IT)正式成立于2000年9月1日，是浦项制铁(POSCO)集团成立的第一个venture company ，它隶属于浦项制铁开发公司(POSCO E&C)。POSCO E&C 是POSCO 的一个分支机 构，是韩国具实力的建设公司之一。 自从1989年由POSCO 集团成立专门机构开始开发MIDAS 软件以来，MIDAS IT 在不断追求完美的企业宗旨下获得了飞速发展。目前在韩国结构软件市场中，MIDAS Family Program 的市场占有率排第一位，在用户最满意的产品中也始终排在第一位。 北京迈达斯技术有限公司为MIDAS IT 在中国的唯一独资子公司，于2002年11月正式成立。负责MIDAS 软件的中文版开发、销售和技术支持工作。在进入中国市场的第一年，MIDAS 软件的用户就已经发展到500多家。 -2009.06 NFX 发布(机械领域结构分析系统) -2009.08 midas Building 发布(建筑领域结构分析系统) -2008.08 日本法人成立(东京 MIDAS IT Japan) -2008.05 与日本KKE 公司签订战略合作伙伴及代理协议(机械领域) -2008.04 印度法人成立(孟买, MIDAS R&D Centre India Pvt., Ltd.) -2007.12 与日本CREATEC 公司签订战略合作伙伴及代理协议 -2007.12 于韩国（株）JAIEL 信息技术公司签订战略合作伙伴协议 -2007.07 与美国Noran Engineering 公司签订战略合作伙伴协议 -2007.06 以顾客价值为中心的建筑领域MIDAS On Demand Service 实施 -2007.05 与印度Jain Infra Projects Limited 公司签订战略技术合作伙伴协议
1MIDASGTS的分析功能
分析理论手册 78第一篇 MIDAS/GTS的分析功能 1. 概要 岩土分析(geotechnical analysis)与一般的结构分析(structural analysis)有较 大差异。一般的结构分析注重荷载的不确定性，所以在分析时会加载各种荷载，然 后对分析结果进行各种组合，最后取各组合中最不利的结果进行设计。岩土分析注 重的是施工阶段和材料本身的不确定性，所以决定岩土的物理状态显得格外重要。 在岩土分析中应尽量使用实体单元模拟围岩的状态，尽量真实地模拟岩土的非线性 特点以及地基应力状态(自应力和构造应力)，并且尽量真实地模拟施工阶段开挖过 程，这样才会得到比较真实的结果。 优秀的岩土分析程序应能真实地模拟现场条件和施工过程，并应为用户提供更多的 材料模型和边界条件，让用户在做岩土分析时有更多的选择。 MIDAS/GTS不仅具有岩土分析所需的基本分析功能，并为用户提供了包含最新分析 理论的强大的分析功能，是岩土和隧道分析与设计的最佳的解决方案之一。 MIDAS/GTS中提供的的分析功能如下： A. 静力分析 (static analysis) (1) 线弹性分析 (linear elastic analysis) (2) 非线性弹性分析 (nonlinear elastic analysis) (3) 弹塑性分析 (elastoplastic analysis) B. 渗流分析 (seepage analysis) (1) 稳定流分析 (steady state analysis) (2) 非稳定流分析 (transient state analysis) C. 应力－渗流耦合分析 (stress-seepage coupled analysis) D. 固结分析 (consolidation analysis) (1) 排水/非排水分析 (drained/undrained analysis) (2) 固结分析 (consolidation analysis)