基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量(38.1%~48.4%)、含水率(88.13%~137.79%)和压缩性(压缩系数:1.86~3.73 MPa^(-1),压缩模量:1.26~2.13 MPa),具有更低的密度(1.3~1.5 g/cm^(3))和强度特性(贯入阻力:0.19~1.32 N,黏聚力:3.7~6.9 kPa,内摩擦角:2.4°~3.9°),即承载力较低,蠕变性能较强。本研究在宏观上做了一般的探讨,为类似参数的稀软底质下海底采矿车的运行安全控制提供了较好借鉴与依据。

分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律,基于环向约束球形鼓胀变形模型,利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法,分析了分离式复合土工膜(两布一膜250 g·m^(–2)/HDPE(高密度聚乙烯土工膜)0.4 mm/250 g·m^(-2))的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律,并探讨了该规律的初步应用。结果表明:由于土工布的透水透气性,分离式复合土工膜发生鼓胀变形时,与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层,其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层;有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏,土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏;分离式复合土工膜的鼓胀压力(含胀破压力)等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和,应力(含胀破应力)等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和,胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等;有效层土工膜/布材料本身的应力越大,所组成的复合材料应力也越大;有效层中某一材料厚度百分比越大,复合材料应力越接近该材料的应力值,且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜,研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性,并能为实际应用中的材料选型提供参考。

地铁换乘站基坑变形流固耦合数值分析研究

地铁换乘站基坑在施工过程中要严格控制其变形及对周边环境产生的影响。尽管流固耦合与非流固耦合分析结果有一定差异,但现有地铁换乘站基坑开挖变形计算中较少考虑流固耦合作用。本文针对济南长途汽车站地铁换乘站进行基坑变形分析,建立了考虑流固耦合的三维有限元模型,根据模拟结果,确定出地连墙最大侧向位移及地面沉降最大值发生的位置,并对地铁换乘站基坑变形规律进行了总结和分析。本文研究成果可以为类似地下工程基坑分析计算和施工设计提供有益参考与借鉴。

分离式复合土工膜环向约束鼓胀变形试验研究

由于热融合工艺在复合土工膜生产和施工分体拼接过程中,容易灼伤土工膜而产生隐患,因此在南水北调东线大屯水库全库盘防渗中采用了膜、布单独铺设的分离式复合土工膜。针对分离式复合土工膜的气胀问题,将其变形简化为环向约束条件下的球形鼓胀变形并进行了胀破试验,结论如下:①分离式复合土工膜(膜0.4 mm,布250 g/m2)鼓胀变形的胀破压力随加载速率(用液体压入速率示)的增加而缓慢增大,基本加载速率推荐采用100m L/min。②其鼓胀变形张应力–应变关系曲线可分为线性、塑性、强化和胀破4个阶段,曲线整体形态与土工布类似;其中线、塑性阶段时间很短,曲线形态与膜类似,受膜影响较大;强化阶段时间长,曲线形态与布类似,主要要受土工布影响。③其鼓胀压力由膜、布共同决定,变形初期土工膜承担较多内压力,影响较大;之后土工布逐渐承担越来越多的内压力,并起决定作用,直到发生破坏,相应胀破压力为1.51MPa,胀破冠顶高度31.5mm。④其鼓胀变形破坏的断裂伸长率为25.3%,主要由土工布的断裂伸长率决定;破坏形态分为不完全破坏和完全破坏,其原因分别为土工布的非均匀和均匀变形。

土工膜与土工布组合方式对分离式复合土工膜鼓胀变形的影响

选用某水库水平防渗设计中使用的土工膜与土工布,采用自制的试验设备进行分离式复合土工膜环形约束条件下的球形鼓胀变形试验,通过模拟分离式复合土工膜鼓胀变形和破坏过程,研究不同土工膜与土工布组合方式对分离式复合土工膜鼓胀变形力学特性的影响。结果表明:对于分离式复合土工膜,直接与压力介质接触的土工布不会影响试样的鼓胀变形;土工膜和有效布层数的增加都会导致复合土工膜试样鼓胀变形时鼓胀压力和张应力增大;顶层土工布约束复合土工膜试样鼓胀变形,导致土工布在顶层的试样的胀破高度数值较小;土工膜层数越多,复合土工膜试样塑性越好,破坏时的胀破高度数值越大。

莒县沭河不同时段径流序列的基流分割方法

将山东省莒县沭河流域作为研究对象,以日径流序列分割所得的基流量为基准,研究在周径流序列、月径流序列的条件下基流分割方法的适用性,并进行了验证。结果表明,在莒县沭河流域内,Lyne-Hollick滤波法在周径流序列、月径流序列的基流分割上同样适用;在周径流序列分割时较为合适的滤波次数为3,滤波系数约为0.76;在月径流序列分割时较为合适的滤波次数为2,滤波系数约为0.71,且当利用Lyne-Hollick滤波法对周、月径流序列进行基流分割时,与丰水年相比,平水年和枯水年分割结果与日基流分割结果更为接近。