当前位置:论文写作 > 学术论文 > 文章内容

mpa硕士论文范文参考 mpa硕士毕业论文范文[精选]有关写作资料

主题:mpa硕士 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-01-19

mpa硕士论文范文

论文

目录

  1. 第一篇mpa硕士论文范文参考:高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路设计理论及方法研究
  2. 第二篇mpa硕士论文样文:复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究
  3. 第三篇mpa硕士论文范文模板:AZ80镁合金挤压铸造工艺仿真与复合材料制备
  4. 第四篇mpa硕士论文范例:基于BAP的岩体结构面粗糙度与峰值抗剪强度研究
  5. 第五篇mpa硕士论文范文格式:不同开采条件下采动煤岩体瓦斯增透机理研究

★100篇免费优秀的关于mpa硕士论文范文资料,适合作为mpa硕士方面相关硕士毕业论文和本科毕业论文写作参考的免费论文范例格式模板,【快快阅读吧!】

第一篇mpa硕士论文范文参考:高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路设计理论及方法研究

随着我国高速铁路建设的展开,大跨度连续梁结构频繁应用于跨越沟谷、河流及道路,在长大桥梁上铺设无砟轨道无缝线路已不可避免.目前,我国分别在京津城际铁路、武广高速铁路、郑西高速铁路、沪宁城际铁路、广珠城际铁路、京沪高速铁路、广深港高速铁路、郑武高速铁路、合福高速铁路及沪昆高速铁路等线路中的长大桥梁上铺设了无砟轨道无缝线路.但是,在相关的设计、施工、养护和维修中暴露出了一些问题,仍亟待研究解决.


https://www.mbalunwen.net/ufo/76466.html

本文针对当前高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路设计理论及方法研究中存在的不足,在综合分析国内外桥上无缝线路研究现状的基础上,考虑高速车辆、无缝线路、无砟轨道和长大桥梁之间的相互作用机理,建立空间耦合的静、动力学理论分析模型,开展现场静、动态试验,从理论和试验角度对高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的静、动力学特性开展研究分析和检算评估,并对可适应的温度跨长进行研究,对设计提出合理化的建议.本文的主要工作和成果如下:

1、研究了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的设计参数合理取值

国内外对于普通桥上无缝线路或有砟轨道无缝线路的设计参数进行了一些理论与试验研究,但针对高速铁路长大桥梁上铺设的无砟轨道无缝线路的设计参数的研究相对较为缺乏.针对既有研究的不足,通过研究和分析德国、日本、其他国家及组织与我国在桥上无缝线路设计参数取值方面的差异,确定了本文研究中应采用的设计参数合理取值.

2、建立了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的空间耦合精细化静力分析模型,对其静力学特性和设计参数的影响规律进行了详细的研究

基于无缝线路、无砟轨道和长大桥梁之间的相互作用机理,首次建立了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的空间耦合精细化静力分析模型,详尽、细致地考虑了钢轨、扣件、轨道板、砂浆充填层、底座板、凸形挡台、树脂填充层、双块式轨枕、道床板、隔离层、限位凹槽、橡胶垫板、支撑层、滑动层、固结机构、高强度挤塑板、L型侧向挡块、长大桥梁、桥墩、摩擦板、端刺、路基土体等结构的实际参数和细部构成.对温度变化、挠曲作用和制动条件下各细部结构的静力学特性和设计参数的影响规律进行了详细的研究,分析了既有病害的形成机理,对设计提出了合理化的建议.

3、推导了适用于计算台后锚固体系纵向受力与变形的解析算法

综合考虑底座板、摩擦板、隔离层、端刺结构和路基土体的相互作用关系,推导出了适用于计算台后锚固体系纵向受力与变形的解析算法,并与有限元空间耦合模型进行了相互验证.基于所建立的解析算法,分析了大端刺设计尺寸、小端刺数量等对台后锚固体系纵向位移的影响规律.

4、建立了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的空间耦合精细化动力分析模型,对其动力学特性和设计参数的影响规律进行了详细的研究

基于高速车辆、无缝线路、无砟轨道和长大桥梁之间的动力耦合作用机理,将高速车辆视为多刚体系统,充分考虑车体、转向架、轮对、轴箱悬挂和*悬挂系统的各种非线性因素,详尽地考虑钢轨、扣件、无砟轨道、长大桥梁、端刺锚固体系等结构的实际情况,通过刚柔耦合技术,建立了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的空间耦合精细化动力分析模型.对高速条件下各细部结构的动力学特性进行了计算和验证,对设计参数的影响规律进行了详细的研究,对比分析了不同无砟轨道结构型式条件下的各项动力响应.

5、开展了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的现场静、动态试验研究

通过郑西高速铁路长大桥梁单元式无砟轨道无缝线路和京沪高速铁路京杭运河特大桥纵连式无砟轨道无缝线路的现场静、动态试验,测试了单元式无砟轨道结构内部温度梯度分布规律,研究了长大桥梁上纵连式无砟轨道无缝线路钢轨温度力变化规律,掌握了高速车辆、无缝线路、无砟轨道和长大桥梁之间的耦合振动规律,评估了高速车辆通过长大桥梁无砟轨道无缝线路时的安全性与平稳性.

6、进行了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路典型工点的静、动态检算评估

应用高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路设计理论,在对各项静、动态检算评估指标及相关标准进行汇总的基础之上,采用本文所建立的空间耦合精细化静、动力分析模型,针对沪昆高速铁路长昆线岔河特大桥上双块式无砟轨道无缝线路和京沪高速铁路京杭运河特大桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝线路等两处典型工点,进行了全面的静、动态检算评估.

7、研究了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路可适应的合理温度跨长

当桥梁跨度大到一定程度时,为保证轨道和桥梁结构的安全使用,必须采用一定数量的钢轨伸缩调节器.如何确定铺设无砟轨道无缝线路的大跨度混凝土桥梁合理的温度跨长,尽量减少钢轨伸缩调节器的设置是高速铁路长大桥上无砟轨道无缝线路设计的核心技术.应用高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路设计理论,对不同地段不同钢轨磨耗条件下不同气温范围可适应的高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路温度跨长合理取值开展了研究.

第二篇mpa硕士论文样文:复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究

岩体是在地质历史时期形成的具有一定组分和结构的地质体.由于经受过复杂的地质作用,岩体中分布着各种结构面,如:断层、节理、裂隙等,这些结构面彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等和成分各异的岩块.由于岩体结构的复杂性,人们始终无法完全了解复杂岩体的力学性质.节理岩体力学参数是一切岩石相关理论研究的基础,同时也是实际岩石工程分析、评价和设计时必须要考虑的重要因素.因此,正确认识节理岩体的力学性质,进而合理确定节理岩体的力学参数具有重要的理论及现实意义.

由于岩体中复杂结构面的存在,节理岩体力学参数表现出非均质性、各向异性和尺寸效应特征.尺寸效应是节理岩体力学参数的重要特征.在进行力学试验时,当试样只包含少量节理时,同一尺寸不同试样的力学性质会有很大差别,反映了由节理分布所导致的岩体非均质性;当试样尺寸逐渐增加,节理数量也会逐渐增加,试样的力学性质会逐渐减小,直到试样增加到一定尺寸时,节理对岩体的影响不再增加,岩体力学参数会趋于一个固定值,此时可以将岩体看作等效连续介质.满足这个条件的最小岩体体积被称为“表征单元体体积”(Representative Elementary Volume),简称REV.REV可以作为一个单元尺寸用来等效包含大量结构面的统计均质岩体,基于等效连续介质理论和表征单元体的力学性质对复杂节理工程岩体进行研究可以使问题大为简化,是从宏观上研究复杂节理工程岩体力学性质的重要手段.

岩体结构模型是岩体力学参数尺寸效应研究的基础.岩体中的结构面具有随机性、形态多样性和空间组合复杂性的特点,由于目前人类测量手段限制,对岩体中真实存在的结构面进行精确描述是不可能实现的.结构面网络模拟是一种研究岩体结构的有效手段,它基于蒙特卡洛模拟法,根据现场有限天然露头或人工开挖面上实测结构面几何参数的概率分布模型来推求服从这些分布规律的岩体内部结构面分布情况.国内外很多学者对结构面网络模拟进行研究,目前国内研究存在以下不足:(1)结构面网络模拟成果很多,但对模拟成果的准确性研究较少;(2)结构面网络模拟的工程应用研究不足,少数学者基于结构面网络模型确定岩质边坡潜在破坏面或可动块体,但是网络模拟法所建立的岩体结构面与实际结构面并不是——对应的,这种“不确定性”使得类似的工程应用效果欠佳.由于结构面网络模拟本身蕴含着的“概率等效”的思想,因此,利用结构面网络模拟成果研究岩体宏观力学参数,进而与工程岩体稳定性评价相合,是将结构面网络模拟成果应用于工程实际的有效途径.

目前从理论上讲,节理岩体力学参数尺寸效应的研究方法主要有:原位试验法、解析法和数值试验法.由于原位试验费用高、难度大,通过原位试验研究现场岩体力学参数尺寸效应并获取REV虽然在理论上成立,但在现实中却很难实现,解析法仅能考虑简化的节理分布条件,具有很大的局限;数值试验法是目前最为有效的研究方法,它可以比较全面的考虑影响岩体力学参数的主要因素,方便地研究不同尺寸岩体的性质.国内外有些学者进行了这方面的研究,但大多基于二维假定条件,三维条件下复杂节理岩体力学参数尺寸效应的研究成果未见报道,同时,现有研究大多利用有限元方法,该方法基于连续介质理论,不适合模拟节理岩体的应力应变特征,而离散单元法是一种非连续数值方法,基于离散单元法的节理岩体力学性质研究有待探索.因此,基于三维离散元方法开展节理岩体力学参数的尺寸效应研究具有重要意义.

本文首先基于野外工程地质调查和结构面数据采集结果,研究复杂节理岩体三维结构面网络模型的建立和验证方法,然后引入假想结构面解决非贯通节理的建模问题,结合改进的假想结构面力学参数、岩块物理力学参数以及自定义结构面本构模型,探讨基于三维离散元(3DEC)数值试验的复杂节理岩体力学参数尺寸效应和空间各向异性研究方法,同时,根据结构面张量理论研究复杂节理岩体力学参数与结构面张量的关系,提出复杂节理岩体正交各向异性本构模型,并对基于等效连续介质理论的REV工程应用进行探讨.在理论研究的同时,将上述研究思路完整地应用到贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体力学参数尺寸效应研究及导流洞稳定性评价之中.论文完成的主要工作包括以下几个方面:

(1)系统研究了三维岩体结构模型的生成和验证方法.重点研究内容有:a.以结构面视倾角代替产状并考虑结构面与窗口相交的概率,对Kulatilake (1984)提出的矩形窗口平均迹长估算方法进行简化和改进,利用汶川兴文坪人工边坡露头面的结构面数据验证了估算公式的正确性,并对比研究了矩形窗口和圆形窗口中平均迹长的估算公式,指出了圆形窗口估算法的不足,b.研究了目前国际上估算结构面面密度的方法(矩形窗口法和圆形窗口法),利用汶川兴文坪人工边坡露头面的结构面数据对两种方法的估算效果进行了详细地对比研究,结果表明,矩形窗口法的估算精度更高;c.指出三维结构面网络模拟中应注意的关键问题,一是要将结构面网络模拟与工程地质相结合,二是要对结构面网络模型进行验证,提出基于实测结构面数据的三维结构面网络模型验证方法;d.建立了贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体的三维结构面网络模型,并利用实测数据分别从结构面产状、线密度和平均迹长等方面对岩体结构模型进行验证,保证了该模型的准确性,为研究区节理岩体力学性质研究奠定了基础.

mpa硕士论文范文相关参考属性
有关论文范文主题研究: mpa硕士相关论文范文 大学生适用: 8000字硕士论文、2500字自考毕业论文
相关参考文献下载数量: 96 写作解决问题: 写作参考
毕业论文开题报告: 论文模板、论文题目 职称论文适用: 技师论文、初级职称
所属大学生专业类别: mpa硕士课题 论文题目推荐度: 经典mpa硕士论文范文题目

(2)重点解决了复杂节理岩体三维离散元数值试验研究中的几个难点问题,包括:a.非贯通节理的建模;b.假想结构面变形参数估算方法的改进;c.自定义结构面本构模型程序的开发.非贯通节理的建模问题是目前应用离散元方法研究岩体力学性质的瓶颈,引入假想结构面解决这一问题,并基于VB语言开发了假想结构面的建模程序.从理论上详细推导了假想结构面法向刚度和剪切刚度的解析表达式,该表达式考虑了模型尺寸、应力边界条件、结构面几何分布等多种因素的综合影响,利用算例验证了表达式的正确性.节理岩体中结构面的本构关系对整个岩体的力学性质具有重要影响,基于FISH语言对3DEC进行二次开发,编制了白定义的结构面本构模型程序,在进行3DEC数值试验时,将该程序嵌入到3DEC程序中,可利用自定义的结构面本构模型描述研究对象的应力变形特征.

(3)以贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体为例,详细研究了节理岩体力学参数的尺寸效应特征.研究中所考虑的细节问题有:a.随机选取不同位置同一尺寸的多个模型进行研究,将不同位置模型数值试验结果的均值作为该尺寸模型的最终力学参数,有效的减小了由模型位置选取所导致的结果误差;b.基于室内试验结果确定了结构面法向变形和切向变形本构模型,利用所编制的FISH语言程序实现了数值试验中自定义的结构面变形本构模型,c.采用三种试验设计方案,基于三维离散元方法对节理岩体的多个力学参数进行数值试验研究.最终得到了研究区节理岩体抗压强度折减系数、变形模量折减系数、剪切模量折减系数、体积模量折减系数以及泊松比随岩体尺寸的变化规律,确定表征单元体尺寸约为18m.

(4)探讨了结构面张量与节理岩体力学参数之间的关系.引入结构面张量综合描述节理岩体中结构面系统的几何分布特征,以贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体为例,分别建立了研究区节理岩体抗压强度折减系数、变形模量折减系数、剪切模量折减系数、体积模量折减系数与结构面张量参数之间的关系表达式,为实际工程岩体力学参数的确定提供了一种新思路.

(5)提出了基于三维离散元数值试验的节理岩体力学参数各向异性研究方法.详细研究了贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体表征单元体的各向异性特征,完成了以下工作:a.基于结构面张量探讨了研究区节理岩体表征单元体结构面几何分布的空间各向异性;b.采用模型旋转的方法,得到了三维空间任意45.方向上研究区节理岩体表征单元体力学参数的变化规律;c.确定了各力学参数的空间张量及其主值和主方向,分别绘制了研究区节理岩体表征单元体抗压强度、变形模量及剪切模量的三维椭球体.结果表明,研究区节理岩体表征单元体力学参数具有很好的正交各向异性特征.

(6)建立了贵州省鱼简河水库导流洞出口段节理岩体的正交各向异性本构模型.引入一种基于结构面张量的节理岩体三维线弹性正交各向异性本构模型,该本构模型考虑了结构面几何分布特征的影响,且能够反映节理岩体力学性质的尺寸效应及各向异性特征.基于岩体力学参数与结构面张量的关系及岩体力学参数各向异性研究成果,分别建立研究区节理岩体表征单元体的正交各向异性本构模型,结果表明,两种方法所建立的本构模型系数较为接近,证明了基于结构面张量建立节理岩体正交各向异性本构模型的合理性.

(7)开展了基于等效连续介质理论的REV工程应用研究.基于等效连续介质法,应用REV正交各向异性本构模型研究贵州省鱼简河水库导流洞出口段的稳定性,考虑水平应力系数对稳定性分析结果的敏感性,得到不同水平应力系数下不同截面处导流洞围岩的弹性变形特征.同时,基于非连续介质法,探讨贵州省鱼简河水库导流洞出口段的稳定性,对比验证了基于连续介质法的REV工程应用效果.两种方法所得的导流洞围岩最大位移数值较为接近,说明了基于REV的等效连续介质法是合理的.与等效连续介质法不同的是,非连续介质法所得的导流洞围岩位移分布不规则,明显受到结构面空间分布特征的影响.两种方法的计算结果表明导流洞围岩变形量很小(小于2.5mmm),且不存在塑性破坏区,说明了导流洞围岩较为稳定,与实际工程情况一致.

主要创新成果有:

(1)探讨了结构面网络模拟中关键几何参数的估算公式,并提出了岩体结构模型验证方法.以结构面视倾角代替产状并考虑结构面与窗口相交的概率,对现有矩形窗口平均迹长估算公式进行改进,利用汶川兴文坪人工边坡露头面的结构面数据验证了估算公式的正确性,并详细对比研究了国际上基于窗口法的结构面平均迹长及面密度估算方法.此外,针对目前结构面网络模拟准确性研究不足的现状,提出了基于实测数据的岩体结构模型验证方法.

(2)解决了非贯通节理在3DEC中的建模问题,并改进了假想结构面变形参数的估算公式.非贯通节理的建模问题是目前应用离散元研究岩体力学性质的瓶颈,引入假想结构面解决这一问题,基于VB语言开发了假想结构面建模程序.同时,从理论上详细推导了假想结构面法向刚度和剪切刚度的解析表达式,该表达式考虑了模型尺寸、应力边界条件、结构面几何分布等多种因素的综合影响,利用算例验证了表达式的正确性.

(3)开发了自定义结构面本构模型程序.节理岩体数值计算中常采用恒定法向刚度和剪切刚度描述结构面的应力变形特征,与实际情况存在一定差异.基于FISH语言对3DEC进行二次开发,编制了自定义结构面本构模型程序,给出了程序基本流程及避免意外计算结果的解决方法.

(4)系统研究了结构面几何分布特征对复杂节理岩体力学性质的影响.将三维结构面网络模拟成果与三维离散元方法相结合,系统开展了复杂节理岩体力学参数尺寸效应研究.引入结构面张量综合描述节理岩体中结构面系统的几何分布特征,建立了结构面张量与岩体力学参数的关系,为实际工程岩体力学参数的确定提供了一种新思路.同时,借助模型旋转方法,探讨节理岩体结构面系统及力学参数的空间各向异性特征.在此基础上,提出节理岩体三维正交各向异性本构模型,并将其应用于工程岩体稳定性评价.

第三篇mpa硕士论文范文模板:AZ80镁合金挤压铸造工艺仿真与复合材料制备

随着世界工业的飞速发展,镁合金铸件的生产在不断扩大,人们对镁铸件的质量和生产效率、环保提出了更高的要求,挤压铸造技术是适应这一新的要求的有效手段.目前,国际上广泛地将挤压铸造应用于镁合金的铸造生产,其中也包括镁基复合材料,并取得了巨大的经济效益,而我国的铸造业中挤压铸造技术还只停留在试验阶段,距离发达国家的技术水平还有相当的距离,因此进行镁合金挤压铸造工艺及复合材料研究,具有非常重要的意义.

挤压铸造可获得优质高性能零件,并且十分适合于镁合金的成形.镁合金的综合性能与其它金属相比具有明显优势.为了寻找镁合金挤压铸造工艺参数的适用性特点及制备高强韧镁基复合材料,本文以AZ80镁合金为研究对象,通过软件模拟挤压铸造力学性能,用形态学矩阵优化了挤压铸造工艺参数,对镁合金挤压铸造工艺及性能进行了系统的研究,并采用Y+SiC+SC制备了具有优良力学性能的挤压铸件,为镁合金挤压铸造工艺优化设计及制备高强韧镁基复合材料提供理论基础和实验依据.主要研究成果如下:

(1)在软件平台上,确定了AZ80镁合金试样合理的挤压铸造工艺方案.通过对镁合金试样的挤压铸造凝固过程及力学性能模拟结果的分析,验证了镁合金挤压铸造的工艺特点,预测了缺陷的位置,同时寻找到了最佳的参数组合,从而进一步优化了工艺方案.

(2)通过正交试验表以及模拟的分析,得出了一组最佳的工艺参数.影响因素由高到低依次为挤压压力、浇注温度和保压时间.当浇注温度700℃,挤压压力100MPa,保压时间15s时,实验的挤压铸造AZ80镁合金力学性能可稳定地达到最佳性能.此时,抗拉强度为271.4Mpa、伸长率为7.4%、洛氏硬度为98.2HRC,这与模拟的结果基本一致.挤压压力提高了镁合金过冷度、热传导率、形核率,使晶粒细化,进而提高力学性能.

(3)运用形态学矩阵对AZ80镁合金挤压铸造工艺参数进行优化,采用Lg(33)正交方法中的正交列对不同挤压压力,模具预热温度和压力持续时间进行组合.一个三水平正交阵列用来确定S/N率,用方差分析确定了影响力学性能最重要的工艺参数,并利用多变量线性回归分析对拉伸强度、延伸率和硬度进行了确定.结果获得最佳的挤压铸造工艺参数,因此,此方法可以用来寻找最优条件,得到较好的力学性能.

(4)Y的加入使挤压铸造AZ80镁合金固/液界面前沿的成分过冷增大,使铸态组织得到细化,β-Mg17Al12相由网状分布变为断网分布,从而提高了铸件的力学性能;加Y提高AZ80镁合金力学性能的主要原因是Y的固溶强化作用以及A1-Y相的弥散强化作用,而且Y与A1的结合减少了形成热稳定性较低的Mg17Al12目的数量.这些主要弥散分布的A12Y颗粒比AZ80合金晶界上Mg17Al12的热稳定性高得多,在高温条件下能对相邻晶粒的移动起到钉扎作用,有效阻碍了高温下晶界和位错的移动.

(5)挤压铸造对镁基复合材料的内部组织晶粒有细化的效果,并且发现经过挤压铸造后很多SiC颗粒被基体合金晶粒包裹在里面,从而提高了SiCp/AZ80镁基复合材料的综合性能,使得SiCp/AZ80镁基复合材料的力学性能有很大的提高.把稀土Y和SiC同时加入AZ80镁合金挤压铸造可以显著提高性能,组织更加致密.这种方法可用来制备高强韧镁基复合材料,组织中观察到Al2Y+SiCp混合物.稀土的最佳加入量为3%,SiC的最佳加入量为1%,加入多了也和Y一样会形成SiC团聚物,降低了SiC颗粒相在组织中的弥散分布程度,削弱了其在高温下的弥散强化作用,并造成合金显微组织和成分的不均匀,容易引起应力集中,引起合金高温性能的下降.

本研究通过对AAZ80镁合金挤压铸造工艺参数进行优化,提出了用形态学矩阵优化参数的方法和思路;通过对镁合金挤压铸造进行模拟及实验验证,节约了生产成本、提高了效率,并制备了高强韧AZ80镁基复合材料,为进一步研究镁合金挤压铸造奠定了基础.

第四篇mpa硕士论文范例:基于BAP的岩体结构面粗糙度与峰值抗剪强度研究

岩体是自然界中具有一定结构特征的地质体,其内部发育有各种各样具有一定方向、规模和形态的结构面,如层面、节理、断层、裂隙、不整合接触面等等.结构面的存在使得岩体不同于其他材料,物理力学性质存在不连续性、各向异性、非均一性等特点,同时也降低了岩体的完整性和整体强度.岩体往往不是因为本身材料破坏发生失稳,而是沿着岩体内部的软弱结构面发生破坏.甚至可以说,岩体的稳定性在一定程度上是由这些结构面(特别是控制性结构面)所决定的.因此,开展结构面抗剪强度力学参数的研究是评价岩体稳定性的关键所在.而作为影响岩体结构面抗剪强度的重要因素之一,粗糙度与抗剪强度之间具有明显的相关性,结构面越粗糙,抗剪强度越大.基于粗糙度的结构面峰值抗剪强度估算模型研究一直是岩体力学与工程地质领域的重要研究课题,估算模型的成败在于能否寻找出合理的指标来表征岩体结构面的真实粗糙程度.然而,目前关于结构面粗糙度的研究仍然存在以下几个问题:

(1)采集装备落后,试验周期长,不能满足岩体稳定性的快速评价要求.对于发展迅速的岩体破坏过程,如高速远程滑坡,还有一些重大地质灾害抢险工程,时间就是生命,需要研究学者能够在短时间内给出评价结果,并预测受灾范围,提出合理的工程治理方案.而恰恰由于测量仪器本身问题,却体现不出估算模型的优势.

(2)评价方法对采样方向、采样尺寸以及采样间距具有很大的依赖性,缺乏系统地开展粗糙度影响因素的研究及其相应合理的解决对策.

(3)粗糙度评价指标仅仅依据结构面的几何信息,忽视了结构面粗糙度的力学特征,结构面粗糙度与结构面的受力状态、受力方向是密切相关的.

本论文研究目的就是借助先进的采样手段,系统分析采样参数(采样方向、采样尺寸以及采样间距)对结构面粗糙度评价结果的影响,进而提出一种快速精确的粗糙度评价方法,并力求在此基础上建立结构面峰值抗剪强度估算模型.

以重庆武隆鸡尾山高速远程滑坡研究区域的灰岩结构面为例,本论文主要开展以下几方面的研究工作:

(1)天然岩体结构面粗糙度数据的快速采集.LS05-1岩体结构面为散落在堆积区内的灰岩层面,非原位产状,采用ILRIS-36D三维激光扫描仪,获取野外大尺寸结构面粗糙度点云数据,这部分数据主要用于岩体结构面粗糙度影响因素、基于光亮面积百分比(BAP)的粗糙度表征方法和结构面峰值抗剪强度估算模型研究工作中,原始点云数据扫描尺寸(ROI)为4.7×,2.5m,采样间距为0.8mm,共采集扫描点约1800多万个.JWO2-1BL、 JW02-2BL、JW03-1BL、JW03-2BL和JW03-3BR岩体结构面为采自于滑动面上的灰岩节理,运用VZ-400三维激光扫描仪,获取室内小尺寸结构面粗糙度点云数据,这部分数据主要服务于结构面峰值抗剪强度估算模型的研究工作,为数值模拟试验提供参数并验证计算结果,原始点云数据平均扫描尺寸(ROI)为0.181×,0.362m,采样间距为1.0mm,每个结构面共采集65500左右个扫描点.对采集的原始点云数据进行预处理,主要包括点云数据解析、去噪和精简、几何模型建立三大部分,综合协调计算机运算能力、精度与处理时间等因素,最后LS05-1结构面精简成尺寸为4.70×,1.14m,间距为0.01m,约54000个扫描点的点云数据;而JW02-1BL、JW02-2BL、JWO3-1BL、JW03-2BL和JW03-3BR结构面精简成平均尺寸为0.06×,0.06m,间距保持不变仍为1.0mm,每块约3600个扫描点的点云数据,利用编写的Matlab程序,建立岩体结构面三维几何模型.

(2)岩体结构面粗糙度影响因素研究.以LS05-1岩体结构面预处理后的点云数据为主,Weierstrass-Mandelbrot分形随机函数产生为辅,分别从二维与三维角度,分析采样方向、采样尺寸以及采样间距对结构面粗糙度评价结果影响.分析过程中做到单一变量原则,其余两因素保持固定.以15.为间隔,选取从0.到345.共24个采样方向,采用分形理论计算各个方向下的结构面二维剖面分形维数D,对于三维结构面,采用改进的赤平投影极点图法求出相应方向下的法向量数量NV.选取9种不同尺寸(长度或面积)的岩体结构面,基于分形理论求出相应尺度下的分形维数D.以0.01m为间隔,选取从0.01m到1.00m共100种采样间距,采用分形理论计算相应间距下的分形维数D.并且针对每一种影响因素,提出切实可行的解决方法.

(3)基于光亮面积百分比(BAP)粗糙度表征方法的提出.从无充填低法向应力下的岩体结构面剪切破坏机制入手,以结构面中面向剪切方向的微小平面为研究对象,提出表征结构面粗糙度的新指标-BAP.基于Matlab软件平台,编写了光源模拟程序,并基于图像分割技术,给出BAP的定义和计算方法.对光源模拟与图像分割过程中涉及的两重要参数-光源入射角β和灰度阈值TL取值问题进行了探讨.通过描述结构面粗糙度的各向异性、尺寸效应以及间距效应,检验BAP法的适用性.

(4)基于BAP的结构面峰值抗剪强度估算模型的建立.基于Matlab软件平台编写XYZ23DEC程序,简便快捷地建立起结构面三维复杂离散元模型.通过与室内直剪试验结果对比,来调整和验证数值试验所需的岩块、节理力学参数.在此参数基础上,以抗剪强度的各向异性、尺寸效应以及对法向应力敏感性等特征为参照点,验证数值模型的可靠性.设置合理的采样尺寸与采样间距常量,考虑结构面的粗糙度BAP、各向异性(剪切方向α)、岩块强度(JCS)、结构面基本摩擦角(φb)以及法向应力(σ)等参数,开展60例结构面直剪数值试验,统计分析模拟结果,建立粗糙度评价指标BAP与结构面峰值抗剪强度之间的关系,提出后者估算模型.

(5)结构面峰值抗剪强度估算模型的应用.将该模型应用于重庆武隆鸡尾山高速远程滑坡岩体稳定性评价当中,结合研究区域具体的粗糙度BAP、法向应力σ、基本摩擦角φh以及壁面强度JCS参数,估算出滑动面抗剪力学参数(内摩擦角φ和黏聚力C)的变化区间.选择最小值、最大值、平均值三种组合,基于大型三维离散元软件3DEC,再现滑体初期破坏演化过程,分析其变形特征.

在上述研究内容与方法的基础上,得出如下几点结论:

(1)运用三维激光扫描技术可以实现岩体结构面粗糙度数据的快速采集目的.扫描时间与扫描间距、扫描范围直接相关.扫描间距越小,扫描范围越大,所花费的扫描时间会随之增加.除此之外,扫描时间还受到非技术因素的影响,如操作不当、电量供给、操作环境等等.扫描得到的原始点云数据需要对其进行预处理工作,点云数据的预处理是一个重复的过程,需要不断根据反馈进行修正与改善,预处理工作花费的时间很大程度上取决于工作人员的专业素质,操作越熟练所用时间越短.

(2)采样方向对岩体结构面粗糙度评价影响分析显示:不同采样方向上的粗糙度之间存在较大差异,解决采样方向引入误差的最直接最有效方法,就是在数据采集过程中,确保采样方向与研究方向保持一致,研究方向包括滑动方向、剪切方向、渗流方向等等,这些研究方向需要在地质调查阶段进行判别,如滑动方向可根据滑动面上的擦痕和阶步等现象进行确定.采样尺寸对岩体结构面粗糙度评价影响分析显示:不同采样尺寸的结构面其粗糙度也各不相同,粗糙度会随着采样尺寸的增加而减小,当尺寸增加到有效尺寸(3.5m和3.5×,0.84m)时,结构面粗糙度基本趋于平稳不再下降,通过增加采样尺寸的方法可以有效消除粗糙度的尺寸效应,但是受目前测量仪器的量程限制,也可以通过增加测量数量来弥补测量尺寸的不足,同样可以达到有效消除尺寸效应的目的,该思路在当前阶段具有较强的实用价值.采样间距对岩体结构面粗糙度评价影响分析显示:不同采样间距的结构面具有不同的粗糙度,整体上随着采样间距的减小,更多细节信息被获取,相应的粗糙度也越来越大,当采样间距小到有效间距时,粗糙度上升趋势变缓,趋于稳定状态,同时当采样间距过大时,大量信息被忽略,使得岩体结构面不再具备分形特征.有效采样问距与采样尺寸呈正比关系,建议采样间距与采样尺寸的比值不应高于0.05,在此条件下,可以有效降低采样间距对粗糙度评价结果的影响.

(3)在无充填低法向应力作用下的岩体结构面剪切破坏过程中,面向剪切方向的微小平面主要发生剪切破坏,抗剪作用较大,结构面粗糙度表征方法的研究对象应集中在该接触部分.灰度阈值TL的选取至关重要,应结合结构面剪切破坏力学机制,遵循具体情况具体分析原则进行选取.模拟光源入射角β对BAP计算结果存在显著影响,BAP会随着入射角β的增大而增大,建议最佳入射角β取值范围为35.与70.之间.具体案例应用中,入射角β与灰度阈值TL的选取应该相互协调配合,给出合理组合.提出的BAP表征新方法可以很好地反映出岩体结构面粗糙度的各向异性、尺寸效应以及间距效应特性,该法是综合考虑结构面几何与力学因素下提出的粗糙度表征新方法,具有独特优势.

(4)结合室内岩体结构面直剪试验展开的数值模拟结果显示:数值试验可以很好地体现出结构面抗剪强度的各向异性、尺寸效应以及与法向应力密切相关等特征.用于图像分割中的灰度阈值TL,其数值选取受法向应力σ的影响.以重庆武隆鸡尾山高速远程滑坡堆积区的LS05-1结构面为例,在光源入射角β等于35°,的前提下,法向应力所对应的合理灰度阈值TL如下所示,

法向应力σ等于0.5MPa时,灰度阈值TL等于160,

法向应力σ等于1.0MPa时,灰度阈值TL等于155,

法向应力σ等于1.5MPa时,灰度阈值TL等于150,

法向应力σ等于2.0MPa时,灰度阈值TL等于145,

法向应力σ等于2.5MPa时,灰度阈值TL等于140.在大量数值模拟数据的基础上,经过多元统计分析,拟合出结构面峰值抗剪强度估算新模型,其形式如下,

(5)通过27个案例估算出武隆鸡尾山高速远程滑坡滑动面9组黏聚力C和内摩擦角φ建议值,对比已出版文献数据,与各学者采用参数具有相似的统计规律,黏聚力C和内摩擦角φ的最小值组合为:φ等于3.977°,, C等于0.443MPa,最大值组合为:φ等于38.080°,, C等于1.917MPa,平均值组合为:(p等于17.162°,, C等于1.094MPa,工况一(最小值组合)中提供的滑动面黏聚力C和内摩擦角φ比较符合实际情况.以工况一为基础,模拟滑坡破坏初期滑体的位移变化规律,数值模拟结果显示:滑体不同部位处的岩体具有不同的变形规律.滑体前缘和后缘块体具有较大的位移,前缘滑体沿T2裂缝走向滑动,后缘块体沿滑动面和T1裂缝交线方向滑动,滑体前缘块体由于临空面的存在较先发生破坏;相同位置处的滑体上部块体位移量比下部要大,上部块体先于下部块体发生破坏;滑体外侧(东侧)块体位移量要大于内侧位移量,尤其滑体后缘部分差异更为明显,不同步移动造成滑体破坏过程中发生旋转运动.通过与现场地质调查结果对比,证明了数值模拟结果的合理性,同时也证明了BAP结构面峰值抗剪强度估算模型得到了较为成功的应用.

本论文主要创新成果有:

(1)提出表征岩体结构面粗糙度的新指标BAP.它是一种三维评价方法,可以考虑粗糙度的各向异性、尺寸效应与间距效应等特征,并且结合了岩体结构面的剪切破坏机制;该法基于三维激光扫描试验获取的点云数据,所有计算过程实现了程序化,评价精度和速度得到大幅度提高.

(2)基于三维粗糙度评价新指标BAP,建立岩体结构面峰值抗剪强度估算新模型.该模型是在合理的采样尺寸与采样间距下,考虑了与结构面相关法向应力σ、壁面强度JCS、基本摩擦角φb、粗糙度BAP以及剪切方向等因素而提出的;结构相对来说比较简单,具有很强的力学含义,模型中涉及到的统计参数是在大量数值试验结果基础上拟合而得,具有一定的可靠性;由该模型的实际工程应用显示

第五篇mpa硕士论文范文格式:不同开采条件下采动煤岩体瓦斯增透机理研究

煤岩体采动力学行为及裂隙扩展导通机理研究是增透煤层气(瓦斯)的理论基础,是煤与瓦斯共采技术支撑的关键所在.本文基于无煤柱、放顶煤与保护层三种不同开采条件,开展采动煤应力场与瓦斯场耦合试验研究,建立考虑裂隙缺陷的煤体计算力学模型,并系统研究了工作面前方煤岩体的采动力学行为、定量描述了采动应力状态及瓦斯渗透率分布特征.引入概率积分法将体积应变与渗透率结合,建立了试验与理论结合的计算模型,实现了保护层开采瓦斯卸压增透量化评价研究.基于相似模拟试验以及采动煤岩体渗透率分布的可视化技术,结合煤气耦合渗流试验,建立了体积应变-渗透率数学关系方程,得到了采场整体的瓦斯增透效果分布图.进一步提出了计算三维空间煤岩体裂纹分形曲线的面积覆盖法与粗糙断面分维计算的体积覆盖法,解决了分维计算中的精度问题,为研究三维裂纹及粗糙断面对渗透率的影响提供了一个新方法.

本论文是一篇免费优秀的关于mpa硕士论文范文资料.

mpa硕士引用文献:

[1] mpa硕士论文选题范文 mpa硕士论文题目怎么取
[2] mpa硕士期刊文章参考文献 mpa硕士专著类参考文献有哪些
[3] mpa硕士论文大纲格式 mpa硕士论文提纲如何写
《mpa硕士论文范文参考 mpa硕士毕业论文范文[精选]》word下载【免费】
mpa硕士相关论文范文资料