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砂岩三轴循环加卸载条件下的渗透率研究被引量：36: 2010年; 渗透率是地下工程的流-固耦合分析中的一个关键因素。对多孔红砂岩进行了三轴压缩试验,在不同变形阶段实施了轴向应力循环加卸载,并在试验全过程中测量轴向渗透率,得到了试样破坏全过程的渗透率演化规律。从平均应力和循环加卸载对渗透率的影响等两方面进行了深入分析,结果表明,(1)随着轴向变形的增加,初始压密阶段和弹性变形试样渗透率均匀减小;进入塑性变形阶段,渗透率与轴向变形的曲线逐渐趋于水平,低围压条件下渗透率略有增加。(2)轴向加载使骨架颗粒被压缩,引起孔隙减小,造成渗透率减小;采用经验公式定量描述了渗透率和平均应力之间的关系。(3)轴向应力循环加卸载过程中,骨架颗粒的不可恢复变形引起渗透率产生不可恢复现象。(4)峰值后渗透率只发生少许突跳,说明对于多孔砂岩,孔隙和裂隙对渗透率的影响相当,且渗透率的突跳程度随着围压的升高而降低。; 胡大伟周辉潘鹏志张凯邵建富冯夏庭; 关键词：渗透率砂岩孔隙平均应力

基于FLAC^(3D)的超长大直径钢管桩竖向承载特性模拟被引量：34: 2011年; 近年来,超长大直径钢管桩在工程中的应用已越来越多,但对其承载特性的研究却很少,设计中仍然参考普通桩的计算理论。本文采用三维连续介质快速拉格朗日法(FLAC3D)对实际工程中一超长大直径开口钢管桩试桩的竖向承载特性及沉降特性进行了数值模拟分析,并将模拟结果与静载荷竖向承载特性试验实测结果进行了对比,两者相互补充和相互验证,取得了比较一致的结果,表明了本文所编制的有限差分程序用以初步模拟分析超长大直径钢管桩承载特性的可行性。研究结果表明:超长大直径钢管桩是典型的端承摩擦型桩;桩侧摩阻力随深度的变化很复杂,其变化与土性密切相关;桩身轴力向下传递的速度与桩侧摩阻力在不同土层中的发挥程度息息相关。这些结论对实际工程中超长大直径钢管桩基础的设计具有参考意义。; 张明远黎生南彭文韬宋华珠; 关键词：竖向承载特性

基于ICA-SVM的超长大直径钢管桩承载力预测被引量：5: 2012年; 基于支持向量机(SVM)和独立分量分析(ICA)建立了超长大直径钢管桩极限承载力的预测模型。先采用独立分量分析FastICA算法从实际工程的超长大直径钢管桩试桩的实测数据样本中抽取相互独立的分量,这些分量不仅去除了相关性,还保持统计独立,并服从非高斯分布,能更好地表现数据间的本质结构;然后,确定支持向量机作为分类器,以抽取的独立分量作为支持向量机模型的输入参数,建立超长大直径钢管桩的承载力预测模型ICASVM_Q;最后,采用某大桥的工程数据对预测模型进行测试。结果表明,ICASVM_Q的预测效果明显优于以原始数据作为支持向量机模型输入的SVM_Q模型的预测效果。可见,采用将独立分量分析与支持向量机相结合的方法建模预测超长大直径钢管桩的承载力是可行的,ICASVM_Q模型的预测结果可用于超长大直径钢管桩承载力的设计参考,具有一定的工程应用价值。这种方法还可以用于其他领域的智能预测研究中。; 张明远宋华珠李彬李艳; 关键词：承载力

DEVELOPMENT AND APPLICATIONS OF THE ELASTO-PLASTIC CELLULAR AUTOMATON被引量：2: 2012年; The paper presents the advancement and applications of the elasto-plastic cellular automaton (EPCA), a simulator for rock mechanics and rock engineering. The most significant feature of EPCA lies in its 'down-top' way of dealing with nonlinear behaviors of rocks. The theory, the basic idea and associated developments, including the definition of cellular automaton, the heterogeneous material model, constitutive relations, failure criteria, the post-yield softening scheme, the thermo-hydro-mechanical coupling process, are described. The applications are presented to show the ability of EPCA to model the rock failure process, fiuid fiow, heat transfer, and the coupled thermo-hydro-mechanical (THM) process etc.; Pengzhi PanXiating FengHui Zhou; 关键词：细胞自动机弹塑性工程模拟器岩石力学岩石破裂过程耦合过程

非线性泊松问题的拟线性化边界积分方法研究被引量：2: 2010年; 非线性泊松问题在热传导和多孔催化粒子的扩散反应等问题中是非常常见的,为此,利用广义拟线性化迭代理论,提出了一种非线性泊松问题的新的数值迭代方法.该方法将非线性方程转化成一序列线性方程的迭代,其优点是初始值的选取具有一定的理论基础,并且在一定的初始值条件下,迭代结果将单调地收敛于非线性问题的解.将此迭代方法与边界元和双互易杂交边界点方法结合,并用于非线性泊松问题的求解,比较了两种方法的结果精度,收敛速度及不同初始值下的稳定性.结果显示,基于拟线性化的双互易杂交边界点法具有较高的稳定性和计算效率,并且收敛速度为平方阶.; 晏飞冯夏庭周辉; 关键词：边界元法收敛速度

脆性岩石破裂演化过程的三维细胞自动机模拟被引量：25: 2009年; 在三维条件下定义了实体细胞自动机的基本组件,综合运用弹塑性理论、细胞自动机自组织演化理论、统计原理以及岩石力学理论等,建立了模拟岩石三维破裂过程的张量型细胞自动机模型,并开发了相应的数值模拟软件EPCA3D。利用EPCA3D对脆性岩石进行单轴压缩破裂过程模拟,通过破裂模式、岩样内部破裂情况、全应力-应变曲线和声发射曲线等的分析,揭示岩石破裂的机制。结果表明,EPCA3D能够较好地模拟非均质岩石在载荷作用下微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程。利用该模拟系统,采用应力-应变线性组合的加载控制方式,研究了不同围压对岩石全应力-应变曲线的影响。研究结果表明:对于脆性非均质岩石,低围压下容易表现为II类行为,且强度较低;高围压下容易表现为I类变形行为,且强度较高。; 潘鹏志冯夏庭周辉; 关键词：岩石破裂过程非均质性围压

NUMERICAL STUDY OF ACOUSTIC EMISSION IN THE UNLOADING FAILURE PROCESS OF HETEROGENEOUS ROCKS: ＜正＞An elasto-plastic cellular automaton（EPCA） model is used to study the acoustic emission（AE） characteristic ...; PENG-ZHI PAN; 文献传递

预制裂纹几何与材料属性对岩石裂纹扩展的影响研究被引量：41: 2008年; 采用岩石破裂过程的弹塑性细胞自动机模拟系统EPCA2D,研究含预制裂纹岩石试件裂隙的几何位置以及基质材料力学属性的差异对裂纹扩展和搭接的影响。模拟中采用弱化元胞单元来表征试件中存在的预制裂纹,用Weibull随机分布对岩石基质元胞单元的力学参数进行赋值,以反映作为岩石基质一部分的岩桥的非均质性。表征预制裂纹的弱化元胞单元服从理想弹塑性本构关系,基质元胞单元服从弹脆塑性本构关系。利用该方法对含有2或3条裂纹的岩石试件进行单轴压缩破裂过程模拟,再现裂纹起裂、扩展和搭接全过程的实验现象。结果表明,预制裂纹的倾角和岩桥倾角对裂纹的扩展和搭接有重要的影响。同时,考虑基质材料力学属性的差异,研究基质元胞单元力学性质的随机空间分布和不同的内摩擦角等情况下的裂纹扩展模式,结果表明,裂纹的扩展和搭接路径强烈依赖于材料的力学属性,从机制上解释了室内实验中裂纹扩展路径离散性的原因。; 潘鹏志丁梧秀冯夏庭姚华彦周辉; 关键词：岩石力学非均质性声发射

结晶岩开挖损伤区的THMC研究: 介绍了国际合作研究计划DECOVALEX-THMC的TASK B关于结晶岩开挖损伤区EDZ(Excavated Damage Zone)THMC研究的部分进展情况,给出了结晶岩开挖损伤区THMC耦合研究的基本研究思路,以...; 冯夏庭潘鹏志丁悟秀周辉J.A.Hudson; 关键词：结晶岩; 文献传递

加载条件对不同尺寸岩石单轴压缩破裂过程的影响研究被引量：26: 2008年; 针对岩石单轴压缩试验中存在的加载条件敏感性的问题,采用自行开发的二维弹塑性细胞自动机模拟系统EPCA2D,对不同尺寸的非均质岩石试样进行单轴压缩破裂过程模拟,研究不同的加载条件对岩石宏观变形行为和破裂模式的影响。结果表明,均质性相同的岩石试样在单轴压缩破裂过程中所表现的尺寸效应和形状效应现象与岩石本身的非均质性关系不大,加载垫板与试样之间力学性质的差异是造成岩样单轴压缩破裂过程尺寸效应和形状效应的根本原因,模拟结果再现了典型的试验现象。通过研究加载垫板与试样端部之间不同的摩擦情况,结果表明,即使试样端部存在较小的摩擦,仍然会造成岩样单轴强度和变形特性的离散性。因此,通过减小试样端部的摩擦来提高岩石单轴压缩试验质量是不可靠的。; 潘鹏志周辉冯夏庭; 关键词：岩石力学单轴压缩尺寸效应声发射

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国家自然科学基金(50709036)

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