地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀解析预测方法

隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重要意义。为此,针对地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀问题,考虑土体结冰温度,同时假设冻结管管壁温度恒定,采用单管冻结理论与平板冻结理论求解冻结锋面半径解析解。进而基于随机介质理论,考虑冻结壁发展过程,分别建立地铁双线隧道冻结壁交圈前后地表冻胀的历时预测模型,并采用Maple数学软件编制相应的数值计算程序,结合工程案例开展准确性分析,通过对比验证该预测模型的准确性,同时说明地表冻胀位移分析中考虑土体结冰温度及冻结壁平均温度的必要性。最后,采用因素分析法,分析3种隧道埋深(6,12,18 m)和4种隧道净距(0.25D,1.0D,2.0D,3.0D)条件下地表冻胀位移的演化规律。结果表明,随着隧道净距的增加,冻土层中产生的冻胀叠加效应逐渐减弱,双线隧道中心线处地表冻胀位移最大值逐渐减小,其形态存在由“双峰”型向“单峰”型转换的过程;当隧道净距恒定时,随着隧道埋深的增加,地表冻胀位移整体呈下降趋势,隆起形态由“单峰”型转为“双峰”型,且隧道埋深对于地表隆起形态的影响程度大于隧道净距。研究成果可为隧道冻结施工期地表冻胀的预测提供理论依据。

基于非支配排序遗传算法的沥青路面大中修养护决策

为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目中多重约束条件下的养护需求,建立了以碳排放量、寿命周期成本及路面使用性能为目标的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ算法求解模型,有效解决各目标间的非支配关系,并得到养护方案的Pareto解集;在多属性决策中引入广义马氏距离与组合赋权方法,对Pareto解集进行排序决策,并以承德市某公路为例进行实例演示;划分3种不同的权重等级和六种权重策略,分析对不同目标赋予不同权重等级时对最优养护方案的影响。研究结果表明:NSGA-Ⅲ算法可以快速、高效地捕捉多目标解集,当对不同目标赋予相同的权重等级时,相比于只考虑单目标与双目标的养护方案,其最优解在碳排放量上分别降低24.45%、28.41%;寿命周期成本分别降低14.43%、17.95%;PCI值分别降低1.07%、3.68%。该方法相比于传统的决策方法可以更准确、更迅速地得到可持续性的养护方案。

水平T型管中油水两相流流动数值模拟研究

针对我国稠油油田较多和油田含水率高的特点,运用VOF多相流模型对地面集输管网中较为常见的水平T型管内油水两相流流动进行数值模拟。给定条件下中质稠油含水率为80%,流速1.5m/s,模拟结果为油水两相流属于水包油型分散流型,水作为基本相,油为分散相。分支前主管段内压力值以300Pa/m的速率线性减小,分支处主管段内压力值有所增大,而后随着流动线性减小,分析了支管段内油水两相流的压力降机理。研究结果对于优化管网结构、合理设计管道参数、管道腐蚀与防护具有重要作用。

-0.5mm煤粉对空气重介质流化床流化特性的影响

为研究-0.5 mm煤粉在空气重介质流化床中的分布规律与影响效果,采用煤粉含量分布标准差、煤粉灰分分布标准差以及在稳定区间内的压降波动标准差3个指标分析了煤粉在分选流化床中的流化质量及分选性能。结果表明:-0.5 mm煤粉对流化质量有显著影响,少量-0.5 mm煤粉能促进形成密度均匀稳定的分选流化床,过多煤粉含量对流化床密度稳定不利,试验条件下最佳的-0.5 mm含量为6%;同时揭示了-0.5 mm煤粉在流化床中的分布规律,为空气重介质流化床的分选稳定控制提供了依据。

土体冻胀与地基梁相互作用的叠加法研究

根据随机介质的思想,土体冻胀引起的地表隆起近似为正态分布。以上海体育场穿越工程为研究背景,由叠加法基本原理,得出多管冻结冻胀叠加法表达式。将非均布的冻胀荷载简化成多段均布荷载,编制matlab程序求解冻土地基上的弹性地基梁方程,得到冻胀与地基梁(结构)相互作用的位移及接触压力,并用实测数据进行了验证。最后对冻胀与基础梁相互作用的影响因素进行计算分析,得出相互作用的冻胀量随地基梁刚度与外荷载增加而减小、随地基弹性接触系数与自由冻胀量增加而增加。

隧道水平冻结施工引起地表冻胀的历时预测模型

隧道水平冻结施工过程中,土体冻结引起体积膨胀,进而会在地表产生冻胀现象。实际工程一般采用多根冻结管形成冻结壁。冻结壁交圈前,地表冻胀由多个冻土柱的叠加膨胀变形引起;冻结壁交圈后,地表冻胀则由整个冻结壁的膨胀变形引起。鉴于此,考虑冻结壁的形成过程,基于随机介质理论,建立了隧道水平冻结施工引起地表冻胀位移的历时预测模型。同时对冻结外锋面半径和冻胀区域外半径这2个关键参数的取值方法进行了相关探讨。最后针对两个工程案例,采用该计算模型对地表冻胀位移进行分析,得到地表冻胀位移随时间的变化规律,并与现场实测结果相比较,验证了模型的可靠性。该模型应用于隧道水平冻结施工前、冻结期内任意时刻的地表冻胀位移预测,可为工程冻结实施方案的合理确定提供有效依据。

老石旦选煤厂技术改造与经济效益分析

针对神华乌海能源有限责任公司老石旦选煤厂选煤系统存在的问题,制定了技术改造方案并实施,解决了老石旦选煤厂跳汰机矸石带煤量过高,重介系统煤泥回收跑粗,浮选系统存在药耗高、能力不足、尾煤泡沫多等问题。经实际生产运行,实现了清水选煤,降低了精煤水分,提高精煤产率0.5%,实现了优质高效生产,取得了显著经济效益。

基于随机介质理论的隧道冻结期地表冻胀预测方法

隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重大指导意义,并可降低冻结法应用的成本和风险。为此,提出在隧道水平冻结期,冻结壁交圈前,地表冻胀位移由多个独立冻土柱的叠加冻胀效应引起;冻结壁交圈后,地表冻胀位移则由整个冻结壁的冻胀效应引起。并指出冻结壁交圈前的温度场可由单管冻结理论近似求解,冻结壁交圈后的温度场则由平板冻结理论近似求解。在此基础上,基于单管冻结理论、平板冻结理论和土体冻胀率计算公式,考虑冻结壁的形成过程,采用随机介质理论,建立隧道水平冻结期地表冻胀的预测方法。将该预测方法应用于实际工程案例中,通过与现场实测结果的对比分析,验证预测方法的实用性和可靠性。

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。

中粗砂冻胀主因素分析

研究了中、粗砂在不同含泥量、含水量、密实度、级配的冻胀特征,归纳了影响室内冻胀量的因素,提出室内冻胀的分类标准,从而指导路基的勘察、设计、施工和维护。

季冻区公路路基中粗砂冻胀性研究

对不同含泥量的中粗砂在不同含水量、饱和度和密实度状态下进行了一系列闭式冻胀模拟试验,用数理统计方法分别研究了不同含泥量中砂和粗砂的冻胀率随含水量变化规律,将中粗砂结合在一起进行综合分析,并将试验结果与现行规范和其他文献进行比较,指出两者不同之处。

中空注浆锚杆在余吾煤业公司井底水仓治理巷道底鼓中的应用

巷道底鼓一直是巷道埋藏较深,地质条件复杂矿井的棘手问题,结合余吾煤业公司的井下实践,详实介绍了采用中空注浆锚杆的方法成功解决水仓底鼓的应用案例,为在同样特殊条件下巷道底鼓的解决提供了很好借鉴。

隧道冻结法施工引起地表冻胀预测模型的参数敏感性分析

隧道水平冻结施工过程中,土层冻结体积膨胀,引起地面上升和变形,过量的变形会对周围地表建筑物产生危害。本文结合工程实例,验证了冻结壁交圈后隧道水平冻结施工引起地表冻胀位移的历时预测模型的可靠性。通过参数敏感性分析得到了反映冻结温度场发展速度的常数A对地表冻胀位移的敏感性最强,而冻结管布圈半径Rd对地表冻胀位移的敏感性最弱,土体冻胀率的变化率可近似反映地表垂直冻胀位移的变化率。本文的研究成果可为今后水平冻结法的设计和施工提供参考依据。

中厚煤层沿空留巷底鼓机理的研究

在我国,沿空留巷技术得到了非常广泛的应用。为了研究影响沿空留巷底鼓变形的各因素的相互关系,利用AHP层次分析法对6个主要因素所占权重进行计算分析;以某矿2205工作面运输巷作为工程背景,分别对巷道底鼓经历的4个阶段产生的变形量进行计算,得到巷道底鼓总量为895.1mm,为相似条件下的巷道底鼓分析提供了一定的借鉴意义。

深海起重机被动式升沉补偿建模方法研究

为了研究被动式升沉补偿系统的工作原理及其建模方法,通过引入介质分离器活塞的动力学方程,并考虑由于滑轮惯性所导致的钢缆张力松弛影响,建立了一种改进型的被动式升沉补偿系统的数学模型.针对起重机的海底吊装作业过程,建立几种不同建模方法的仿真模型,然后进行动力学分析.分析结果表明:该方法仿真出的补偿效率约为60%,其数学模型能够真实地反映系统的工作机理,可以作为起重机被动式补偿系统的一种建模新方法,并且钢缆的张力松弛对仿真结果有3%~4%的影响;指出了被动式补偿效率不高的原因,并给出了相应的改良措施.

水平冻结施工浅埋隧道对邻近正交路基的作用分析

为了更合理地评价水平冻结法隧道施工对邻近正交路基的影响,考虑土体的非均匀冻胀性,将路基结构视为弹性的Euler-Bernoulli连续梁,结合变形协调条件并引入随机介质理论和叠加原理,推导得到水平冻结法施工隧道对邻近正交路基作用的耦合计算方程,并编制求解程序;结合工程实例,验证了随机介质预测方法的可靠性,并将实测值与耦合法、两阶段法的计算结果进行对比分析,表明该耦合方法的准确性;最后通过ABAQUS软件进行数值模拟,结果表明:耦合方法与ABAQUS模拟结果整体趋势吻合较好;随着冻结壁逐步扩展,路基同一位置处抬升位移逐渐增大;冷媒介质温度越低、隧道埋深越浅,路基抬升变形越大;位于粉质黏土层中的冻结管对路基抬升变形影响最大。该改进的计算方法可为制定减小水平冻结法隧道施工对路基影响的保护措施提供一定的理论指导。

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓。采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明：底板无支护,底板变形量为1.3~1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7~1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护（锚混凝土浆支护）,底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24~0.38 m,达到控制底板变形的要求。通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明：巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5%,83.4%,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形。

寒区隧道衬砌冻胀力室内模型试验研究

为了得到寒区巴郎山隧道衬砌安全性评价所需的冻胀力荷载,进行室内模型试验。将隧道板岩岩体视为裂隙介质,研究水分在裂隙中迁移产生的冻胀。模型中铺设透水布模拟裂隙,采取隧道洞腔内降温的方式模拟隧道受到的低温条件。运用热电阻元件和应变片测试试验中衬砌的温度和应变变化。试验结果表明:衬砌的冻胀应变在仰拱和仰拱脚处较小,在拱顶、拱脚和边墙处较大,最大处发生在边墙。采用数值模拟方法,分析岩石圈整体冻胀模型和含水风化层冻胀模型在衬砌上的应力分布模式,与室内模型试验结果相比较,选择含水风化层冻胀模型为巴郎山隧道冻胀荷载计算方法,即冻胀荷载可为衬砌边墙上的水平侧向荷载,冻胀力的大小可以按照洞口0.9 MPa、洞身0.6 MPa取值。