坍塌
關(guān)注創(chuàng)建者：自學(xué)土木網(wǎng) 創(chuàng)建時(shí)間：2021-03-22
坍塌的視頻教程
Abaqus在石油鉆井領(lǐng)域的應(yīng)用——鉆頭破巖分析
Abaqus通過(guò)建立鉆柱-井眼-地層系統(tǒng)的三維有限元模型，可模擬鉆柱的渦動(dòng)、屈曲、疲勞損傷過(guò)程，分析鉆井液壓力與地應(yīng)力耦合作用下的井壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)。其巖土力學(xué)模塊能再現(xiàn)PDC鉆齒與頁(yè)巖/碳酸鹽巖的相互作用，為鉆頭選型與參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。在定向鉆井中，Abaqus可評(píng)估造斜工具與地層的接觸力學(xué)特性，預(yù)測(cè)井眼清潔效率。
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基于Ls-dyan框架結(jié)構(gòu)毫秒延期爆破拆除定向/逐段/原地倒塌模擬——以7層框架結(jié)構(gòu)倒塌為例
適用人群：正在進(jìn)行毫秒延期爆破倒塌仿真方面研究的在校研究生以及相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者等； 可以學(xué)到內(nèi)容：①可以學(xué)習(xí)爆破倒塌仿真的全過(guò)程需要哪幾步，②哪些關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置需要特別關(guān)注，③常見的倒塌方式（定向倒塌，原地坍塌，逐段倒塌）切口設(shè)置，④梁、板、柱和填充墻實(shí)體單元快速建模；⑤后處理中梁柱等構(gòu)件的軸力、剪力和彎矩等參數(shù)的提?。虎藓筇幚碇斜撇鸪顾那皼_、后座、倒塌范圍、爆堆高度及地面振動(dòng)加速度
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坍塌的實(shí)例教程
這是評(píng)估結(jié)構(gòu)剛度和預(yù)測(cè)坍塌彎矩的關(guān)鍵結(jié)果。
結(jié)果對(duì)比： 將不同內(nèi)部壓力下的張開、閉合彎矩曲線進(jìn)行對(duì)比，觀察壓力對(duì)承載能力和坍塌行為的影響。
應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D： 查看在坍塌時(shí)刻，管道外表面的環(huán)向應(yīng)變和軸向應(yīng)變分布，觀察橢圓化變形的模式和應(yīng)變集中區(qū)域。
坍塌彎矩預(yù)測(cè)： 從力矩-轉(zhuǎn)角曲線的峰值點(diǎn)確定坍塌彎矩，并與理論解或文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
關(guān)鍵要點(diǎn)總結(jié)
幾何非線性至關(guān)重要： 即使轉(zhuǎn)角不大，由于彎管截面橢圓化與整體彎曲的耦合，也必須打開NLGEOM選項(xiàng)。
彎管-直管相互作用： 直管段會(huì)約束彎管的自由橢圓化，從而影響其柔性和坍塌行為，建模時(shí)必須包含足夠長(zhǎng)的直管段。
內(nèi)部壓力的雙重作用： 壓力會(huì)產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，一方面可能延緩塑性屈服，另一方面又可能促進(jìn)屈曲，需要綜合分析。
材料屬性的敏感性： 分析結(jié)果對(duì)輸入的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線非常敏感，微小的差異可能導(dǎo)致預(yù)測(cè)響應(yīng)的顯著偏差。
S8R5單元ELBOW31B和B31的對(duì)比
追求精度，驗(yàn)證機(jī)理：應(yīng)使用S8R5或其他殼單元建立詳細(xì)的有限元模型。這是研究彎管復(fù)雜非線性行為（如彈塑性坍塌）最可靠的方法。
工程分析，平衡效率：對(duì)于包含彎頭的管道系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析時(shí)，推薦采用 混合建模：彎頭部分使用 ELBOW31B。它能以遠(yuǎn)低于殼單元的成本，提供比標(biāo)準(zhǔn)梁?jiǎn)卧侠淼枚嗟念A(yù)測(cè)結(jié)果。直管段部分：使用 B31。在此區(qū)域，它的假設(shè)是合理的，且能最大程度節(jié)省計(jì)算資源。
重要提示：案例分析表明，直管段（B31）與彎管（ELBOW31B）之間的相互作用對(duì)坍塌載荷有顯著影響，不可忽略。因此，即使使用簡(jiǎn)化單元，也應(yīng)建立包含相鄰直管段的完整模型。
展開 模板坍塌是最容易導(dǎo)致群死群傷的事故之一，大多數(shù)原因?yàn)榇钤O(shè)不合理、質(zhì)量不過(guò)關(guān)和違規(guī)操作。
2020年，僅廣東省就發(fā)生3起模板坍塌較大事故，共導(dǎo)致19死3傷，武漢發(fā)生1起高支模坍塌較大事故，致6死6傷，令人警醒。
調(diào)查坍塌的工程師很快就明白這一現(xiàn)象，在10年內(nèi)，他們創(chuàng)立了有一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域——橋梁空氣動(dòng)力學(xué)和空氣彈性學(xué)?，F(xiàn)在，“顫振”現(xiàn)象已被廣泛理解了，但我們必須牢牢的記住它才能讓它更有效。后來(lái)修建的跨越塔科馬海峽的兩座橋梁已經(jīng)修復(fù)了之前的缺陷，但是倫敦的千禧橋和俄羅斯的伏爾加格勒大橋都在21世紀(jì)被曝出過(guò)有“顫振”相關(guān)的缺陷。
不要再讓“共振”背負(fù)是導(dǎo)致所有著名橋梁坍塌的黑鍋了。真正的原因?qū)嶋H上更加可怕，如果我們忽略了真正帶來(lái)災(zāi)難性事件的顫振效應(yīng)，可能會(huì)讓世界各地的數(shù)百座橋梁因此遭殃。
來(lái)源：公眾號(hào)“原理”
三、事故原因和性質(zhì)
（一）事故直接原因
樂業(yè)大道道路工程一期上崗隧道左洞ZK0+651～+675段坍塌是隧道圍巖局部微地質(zhì)構(gòu)造組合突變與裂隙面強(qiáng)烈溶蝕作用疊加產(chǎn)生的不良效應(yīng)，具有隱伏性和不可預(yù)見性，在開挖條件下，被切斷巖層受貫通斜層理與節(jié)理組合控制且溶蝕裂隙面弱化分離作用強(qiáng)烈，造成臨空巖層多方向同時(shí)失去束縛，突然脫離母巖產(chǎn)生重力式順層下滑，造成該段隧道洞身周邊圍巖、初支遭受嚴(yán)重破壞。該事故是按現(xiàn)行公路勘察、設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范規(guī)程和現(xiàn)有地質(zhì)勘察技術(shù)和手段難以完全查明的特殊不良地質(zhì)致災(zāi)引發(fā)的暗挖隧道坍塌事故。具體原因分析如下：
1．坍塌段巖層走向與洞軸線基本平行，巖層傾角42°，一
圖8
旦切除支撐約束，即具備順層滑動(dòng)的基本條件；
2．巖溶地區(qū)垂直循環(huán)帶的單斜地層經(jīng)地質(zhì)歷史的溶蝕作用易形成貫通性、延展性好的溶蝕裂隙面，該溶蝕裂隙面由閉合狀態(tài)經(jīng)溶蝕作用逐步發(fā)展為無(wú)層間結(jié)合力的溶蝕裂隙面，構(gòu)成本次坍塌體的頂部界面（見圖8）。
3．掌子面右側(cè)巖層在25～30米處發(fā)育有X節(jié)理（如144°∠29°與198°∠70°兩組），經(jīng)溶蝕切割，連接脆弱，易折斷拉裂形成本次坍塌體的右側(cè)界面。
4．呈南北走向傾西的平行節(jié)理(如260°∠42°、265°∠68°及270°∠39°等），構(gòu)成本次坍塌體的前后界面。
5．洞身右側(cè)發(fā)育有一定規(guī)模的溶洞，在溶洞形成過(guò)程中，加劇了厚層灰?guī)r的層間溶蝕作用，降低層間抗剪強(qiáng)度，構(gòu)成本次坍塌的下部界面。
6．本段洞身開挖后，拱部開挖輪廓線相交于溶蝕裂隙面，溶蝕裂隙面下方的巨厚巖層整體切斷，構(gòu)成左側(cè)臨空界面。
屆時(shí)，坍塌體6個(gè)不利界面偶然形成，右側(cè)巖層失去了支撐，產(chǎn)生了順層偏壓的態(tài)勢(shì)，隨著隧道向前開挖延伸造成洞軸方向懸空面長(zhǎng)度不斷增加，下滑重力累增，最終造成右側(cè)巖層順層失穩(wěn)下滑坍塌。
展開 近日，廣東省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局發(fā)布《廣東省佛山市軌道交通2號(hào)線一期工程“2·7”透水坍塌重大事故調(diào)查報(bào)告》，明確這是一起責(zé)任事故。調(diào)查報(bào)告長(zhǎng)達(dá)48頁(yè)，還原出來(lái)的事故經(jīng)過(guò)令人痛惜！
△ 事故回顧
佛山地鐵2號(hào)線是佛山東西走向的骨干線路，是廣州與佛山之間的第二條城際地鐵，可在廣州南站與廣州地鐵實(shí)現(xiàn)換乘。2018年2月7日晚間，位于佛山季華西路的一處工地共有30多米路段發(fā)生坍塌，共造成11人死亡、1人失蹤、8人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失約5300余萬(wàn)元點(diǎn)擊免費(fèi)獲取1000G工程資料。
事故調(diào)查報(bào)告顯示：
從工地意外發(fā)生透水至工地坍塌，存在大約近兩小時(shí)的時(shí)間差。如果項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及時(shí)下達(dá)撤離指令，而非冒險(xiǎn)組織應(yīng)急處置，坍塌或許不會(huì)造成如此大規(guī)模的人員傷亡。
而且，預(yù)警并非只存在于事故發(fā)生之前的兩小時(shí)。
此前，佛山地鐵的施工地段已多次出現(xiàn)滲漏，施工單位雖然研究過(guò)更換盾尾刷等措施，但直至事發(fā)前，都沒有能夠落實(shí)。
此外，第三方監(jiān)測(cè)單位于2017年6月1日至事故發(fā)生前，一共發(fā)送了19份橙色及紅色預(yù)警報(bào)告給參建各方。項(xiàng)目因此停工一個(gè)月，施工單位依然邊掘進(jìn)、邊堵漏。
事故調(diào)查報(bào)告顯示：
事故發(fā)生時(shí)，陳朝對(duì)事故危害嚴(yán)重性預(yù)判不足，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置指揮不當(dāng)，未及時(shí)下達(dá)撤離指令，對(duì)事故的發(fā)生負(fù)有直接責(zé)任。但鑒于其已在事故中死亡，免于追究責(zé)任。事故報(bào)告還建議，給予另外29人黨紀(jì)政務(wù)處分和問責(zé)處理，其中屬涉事央企的共16人，涉事地方企業(yè)共2人，相關(guān)部門公職人員共11人。
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坍塌的最新內(nèi)容
[案例]薄壁彎管在內(nèi)壓和彎矩作用下的彈塑性坍塌分析1個(gè)月前
這是評(píng)估結(jié)構(gòu)剛度和預(yù)測(cè)坍塌彎矩的關(guān)鍵結(jié)果。
結(jié)果對(duì)比： 將不同內(nèi)部壓力下的張開、閉合彎矩曲線進(jìn)行對(duì)比，觀察壓力對(duì)承載能力和坍塌行為的影響。
應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D： 查看在坍塌時(shí)刻，管道外表面的環(huán)向應(yīng)變和軸向應(yīng)變分布，觀察橢圓化變形的模式和應(yīng)變集中區(qū)域。
坍塌彎矩預(yù)測(cè)： 從力矩-轉(zhuǎn)角曲線的峰值點(diǎn)確定坍塌彎矩，并與理論解或文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
以滿電三元正極材料為例，TGA/DSC測(cè)試顯示：約200℃時(shí)材料開始發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌，伴隨放熱；隨后在更高溫度下出現(xiàn)吸熱峰，對(duì)應(yīng)進(jìn)一步的晶格崩解。這種先放熱后吸熱的復(fù)雜過(guò)程，只有高靈敏度的同步熱分析系統(tǒng)才能清晰分辨，并保持基線平穩(wěn)，確保數(shù)據(jù)可靠性。
圖2 滿電態(tài)三元材料的同步熱分析
此外，TGA還能用于定量分析正極材料中的殘余鋰（如Li?CO?、LiOH）含量。
生活中有很多這樣的例子，譬如帳篷的支架在大力下或者頂端放個(gè)重包突然失去支撐能力，導(dǎo)致帳篷坍塌，又譬如空的易拉罐用手指按壓時(shí)，按壓點(diǎn)會(huì)癟下去，力比較小時(shí)，易拉罐外殼還能恢復(fù)，當(dāng)指力足夠大時(shí)，易拉罐外殼就直接現(xiàn)成一個(gè)永久的坑了。
2012年11月，Robiac-Rochessadoule（法國(guó)加爾?。┌l(fā)生涵蓋水道坍塌，這表明重新評(píng)估并關(guān)注這些被忽略地質(zhì)環(huán)境的重要性。
在較低的旋轉(zhuǎn)速度下，顆粒傾向于沿滾筒內(nèi)壁滑動(dòng)和坍塌；而在非常高的速度下，會(huì)發(fā)生離心作用，將顆粒沿?cái)嚢铏C(jī)壁向上推。顆粒在旋轉(zhuǎn)滾筒中的滾動(dòng)和級(jí)聯(lián)會(huì)導(dǎo)致良好的混合。弗勞德數(shù)指定了顆粒在旋轉(zhuǎn)滾筒中混合期間滾動(dòng)和級(jí)聯(lián)的趨勢(shì)。弗勞德數(shù)定義為ω2R/g，其中ω是滾筒的角速度，R是滾筒半徑，g是重力加速度。對(duì)于混合操作，建議的弗勞德數(shù)范圍為0.001–0.1。
例如，2021年佛羅里達(dá)州公寓坍塌事故就源于鋼筋銹蝕。此外，GFRP生產(chǎn)能耗更低，且能與海水混凝土結(jié)合——這對(duì)干旱地區(qū)至關(guān)重要。
Altair 是當(dāng)前唯一提供GFRP混凝土設(shè)計(jì)軟件的廠商，通過(guò)HyperWorks? 平臺(tái)中的S-CONCRETE? 等工具，助力構(gòu)建更耐久、低碳的建筑。
應(yīng)用場(chǎng)景與經(jīng)濟(jì)效益
Q: GFRP最適合哪些地區(qū)和領(lǐng)域？
當(dāng)這些載荷導(dǎo)致殼體發(fā)生變形，從而降低其繼續(xù)承受載荷的能力時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致顯著的變形甚至坍塌。
導(dǎo)致殼體屈曲的內(nèi)力可以是：軸向壓力/環(huán)向壓力/剪力。
殼體屈曲承載力受以下因素的影響：殼體厚度/殼體形狀/邊界條件/初始缺陷/材料特性等。
06-對(duì)比表
既然每種失效類型都已定義并概述了其特征，下面的表中總結(jié)了它們之間的主要區(qū)別。
當(dāng)?shù)虊纬惺懿蛔∷膲毫?em>坍塌之后，壩內(nèi)的水就會(huì)在重力作用下噴涌而出。湍急的水流對(duì)尚未坍塌的堤壩產(chǎn)生沖刷，造成缺口逐漸擴(kuò)大。
所以在潰壩初期，保護(hù)缺口不擴(kuò)大是重中之重。這在水利行業(yè)有個(gè)專業(yè)名稱，叫“裹頭”,也就是對(duì)缺口兩側(cè)尚未坍塌的部位采取防沖保護(hù)措施?？捎玫牟牧蠌木偷厝〔牡牡静輼渲?，到運(yùn)來(lái)的碎石防水布，再到事先準(zhǔn)備好的石籠，也就是裝填了石塊的鋼絲繩籠子。
當(dāng)F > Fcr時(shí), 結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài), 任何擾動(dòng)力將引起坍塌。當(dāng)F = Fcr時(shí),結(jié)構(gòu)處于中性平衡狀態(tài)，把這個(gè)力定義為臨界載荷。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中, 幾何缺陷的存在或力的擾動(dòng)將決定載荷路徑的方向。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中, 很難達(dá)到臨界載荷，因?yàn)閿_動(dòng)和非線性行為, 低于臨界載荷時(shí)結(jié)構(gòu)通常變得不穩(wěn)定。
要理解非線性屈曲分析，首先要了解特征值屈曲。
當(dāng)F > Fcr時(shí), 柱體處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài), 任何擾動(dòng)力將引起坍塌。當(dāng)F = Fcr時(shí), 柱體處于中性平衡狀態(tài)，把這個(gè)力定義為臨界載荷。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中, 幾何缺陷的存在或力的擾動(dòng)將決定載荷路徑的方向。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中, 很難達(dá)到臨界載荷，因?yàn)閿_動(dòng)和非線性行為, 低于臨界載荷時(shí)結(jié)構(gòu)通常變得不穩(wěn)定。
