压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明:对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。

纤维尺寸效应对深井井壁衬砌支护层力学特性的影响

为探究纤维尺寸效应对深井井壁钢纤维混凝土力学特性及应变演化的影响,设计三种不同钢纤维尺寸和掺量的混凝土配方,通过测试试样的力学特性后得知,随着钢纤维尺寸、掺量的增加,试样单轴抗压强度、抗拉强度、抗折强度以及弹性模量提升。借用数字图像相关技术对试验过程监测发现,钢纤维的加入使得试样破坏时表面裂纹数量、长度远大于素混凝土试样,随着钢纤维尺寸的增加,试样破坏时试样表面裂纹宽度有所下降,混凝土试样的轴向变形降低。当试样到达峰值荷载时,素混凝土迅速失稳破坏,而钢纤维混凝土试样在到达峰值荷载时仍然存在一定残余强度。运用随机森林模型对钢纤维混凝土测试强度进行训练、测试与预测,结果表明训练、测试、预测样本精度较高,R 2>0.8,均方根误差值较小,改进随机森林模型对钢纤维混凝土强度的预测较精确,利用此预测模型,可大幅度降低优化钢纤维混凝土配方所需要的人力与物力成本,结果可为现场混凝土配方强度预测提供参考。

炸高对线性聚能装药射流毁伤混凝土墙体效果的影响

采用一种新型线性聚能装药结构,研究了不同炸高时线性聚能装药射流对混凝土墙体的毁伤效应。数值模拟发现,药型罩锥角为80°与50°时,能较好地避免拉断现象。得到了线性聚能装药结构的射流头部速度、侵彻深度随炸高的变化规律。炸高为60 mm时,最佳侵彻深度达130.6 mm。对炸高为60 mm与100 mm时的线性聚能装药进行试验研究。结果表明,炸高100 mm时,侵彻深度达到125.0 mm,与仿真结果吻合较好。验证了该线性聚能装药结构对混凝土墙体的毁伤效果较好。可为线性聚能装药结构的设计与试验研究提供参考。

Experimental and numerical investigation of zirconium jet performance with different liner shapes design

This paper studies the shaped charge jet performance in terms of different liner shapes including conical,bell,hemispherical and bi-conical liners.The critical angles and the relevant flow velocities for the zir-conium liner material were calculated analytically and numerically using Autodyn hydro-code.The relationship between the critical collapse angle and the flow velocity was determined for the conditions of jet formation and coherency.Penetration tests according to the standard testing procedures of APL-RP34(Section-I1)were performed to validate the numerical predictions of the jet performance of the studied liners.It was found that the four shaped charge liners all produced coherent jets with different performances.The penetration depth of the shaped charges with the bell and the bi-conical liner shapesincreased by 10.3%and 22%,respectively,while the crater diameter of shaped charge with hemispherical liner increased by 85%representing the formation of an explosively-formed-projectile(EF),when they are compared with the corresponding jet characteristics of a conical liner shaped charge.nanоci 1cu.

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟。结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求。

活性射流侵彻钢筋混凝土靶后效超压特性

为研究活性射流侵彻钢筋混凝土靶后效超压效应,采用实验、理论与数值仿真相结合的方法,开展了活性药型罩聚能装药作用钢筋混凝土靶后效超压特性研究。实验结果表明,在聚能装药结构一定条件下,低密度活性射流较高密度活性射流对钢筋混凝土靶的侵彻孔径更大,穿靶后在密闭空间内爆燃产生的冲击波峰值超压更高,且超压-时间曲线呈现出多峰现象。引入虚拟爆炸点的方法,建立了活性射流靶后爆燃超压与高能炸药爆炸等效分析模型,结合AUTODYN-3D有限元分析,得出模型预测的后效超压-时间曲线与实验结果吻合较好,揭示了活性射流在靶后密闭空间内爆燃超压传播规律及多峰现象。

混凝土水化热对人工冻土墙温度场分布的影响

研究了在人工冻土墙形成并达稳定温度场分布呈非线性后 ,基坑开挖并浇注大体积混凝土衬砌时 ,混凝土水化热对人工冻土墙温度场分布的影响 ,分析得出了受影响区域内冻土墙被融化及重新冻结的过程 .在内衬混凝土水化热的作用下 ,冻土墙温度场会发生非线性的变化过程 ,沿径向受影响冻土墙上的不同点 ,温度变化规律是相似的 ;同时 ,在冻结管所提供冷源的作用下 ,解冻的冻土墙部分又会重新冻结 .

透水模板布对混凝土抗渗性能影响分析

对普通胶合板模板与贴透水模板布模板成型条件下不同水胶比及掺合料所获得的混凝土试件,运用回弹法、快速氯离子渗透法(ASTMC1202)、压汞法以及GEM理论,从宏观和微观两方面研究了透水模板布对混凝土抗渗性能的影响。结果表明:使用透水模板布后,对于不同配合比的混凝土试样,表观质量及密实度得到不同程度改善,回弹强度相应提高;试件表层临界孔径和有害孔数量明显减少,渗透系数降低,表层混凝土微观孔结构得到改善,整体抗渗性能相应增强。

公路隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度

对影响公路隧道混凝土衬砌结构耐久性的因素进行了分析,基于氯化物对混凝土的侵蚀和混凝土碳化规律的研究,对公路隧道衬砌结构的设计基准期改为100年后最小保护层厚度的确定方法提出了估算模式,对其取值提出了具体建议。

钢筋混凝土压力隧洞裂缝宽度计算方法的探讨

对钢筋混凝土压力隧洞裂缝宽度计算方法进行了综合分析 ,并对各种计算方法的不足之处进行了探讨 ,为提出更加全面合理的裂缝宽度计算方法提供了思路 .

新结构药型罩射流对等效前舱的抗干扰研究

为有效降低弹药前舱对聚能射流的干扰作用,提高射流穿过前舱后的侵彻威力,设计了一种新结构药型罩.通过将前舱等效为均质靶板的等效方法,得到了均质等效靶的等效厚度.利用AUTODYN-2D数值仿真软件分别对新结构药型罩和常规药型罩射流侵彻等效前舱作用过程进行了数值计算,并对射流穿过等效前舱后的侵彻孔形进行了理论计算.结果表明,与常规药型罩相比,新结构药型罩降低了等效前舱对射流的能量消耗,提高了射流穿过等效前舱后的头部速度和射流能量,对带等效前舱钢筋混凝土目标的侵彻深度提高了11.7%以上,理论计算和试验孔形基本吻合.新结构药型罩射流对前舱的抗干扰能力明显优于常规药型罩.

不同材料双层药型罩EFP成型及侵彻性能数值模拟

为了研究内外罩材料对串联EFP的成型及侵彻性能的影响,文中设计了5种不同材料组合的双层药型罩,运用ANSYS/LS-DYNA仿真软件模拟了各组不同材料双层药型罩EFP的成型形态,并与X光试验对照,验证了数值模拟结果的准确性。从数值模拟结果中择优成型性能较好的串联EFP进行静态侵彻试验,从试验结果来看,铝-纯铁组侵彻体开坑直径和入口口径较大,且已击穿钢筋混凝土靶体,表现出了较好的侵彻性能。

大坝背管裂缝宽度计算公式的改进

指出了用现有裂缝理论计算钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度的局限性 进一步完善了“外部管壁”的力学模型 ,并据此导出了精确度更高的半理论半经验公式 ,该公式考虑了混凝土保护层内外的裂缝宽度差异

三峡工程永久船闸输水洞衬砌混凝土热学与变形性能试验研究

对三峡永久船闸输水洞衬砌混凝土的力学性能、热物理学性能和变形性能进行了试验研究 ,为该混凝土温度应力计算提供了参数 .为现场混凝土温度应力控制提供了依据。从而肯定了输水洞衬砌混凝土进行温度应力控制的意义。

蜗壳钢衬下混凝土脱空缺陷检测中中子无损探测法的应用

在水利水电工程中经常有用钢板做里衬的混凝土结构物,由于某些原因,这些结构物里经常存在脱空缺陷,需要采取一些无损检测技术来确定是否存在缺陷及其位置、大小等,为随后的处理提供科学的依据。笔者采用中子无损探测技术,对大渡河某水电站压力管道中蜗壳刚衬下混凝土进行脱空工程检测,结果表明该刚衬下混凝土存在部分脱空区,并查明了脱空区面积大小及其深度范围,说明中子无损探测技术在该水电站蜗壳钢衬混凝土结构物脱空缺陷检测上达到了理想的应用效果。

正常使用内压作用下大坝背管环向钢材应力实用新算法研究

分析了管壁环向受力模式以及混凝土开裂对管壁环向抗拉刚度的影响。将管壁视为正交异性体,分析了管壁环向平均应变。推荐了通缝截面钢材环向应力的计算新方法,给出了算例,并对算法精确度作了充分论证。

超高水头双钢衬钢筋混凝土引水压力管道的优化设计

针对单纯采用压力钢管或内钢衬外包钢筋混凝土管道形式都难以适应超高水头的技术难题,文中提出了双钢衬钢筋混凝土压力管道的结构型式,能使这一问题得到较为合理有效的解决,同时对今后类似工程也有很好的参考价值.由于该结构配置的钢材较多,受力复杂,故此,如何充分利用钢材的强度,减少用钢量成为至关重要的问题.文中正是适应这种要求,分别对不同超高水头作用下压力管道进行优化设计,得到相应的结构优化模型.并对弹性优化模型和弹塑性优化模型进行比较,从而显示出混凝土开裂对钢材的最优配置的影响.

大掺量粉煤灰配制高性能渠道衬砌混凝土的研究

研究了水胶比、粉煤灰掺量、激发剂掺量、减水剂掺量对混凝土抗压强度和抗渗性的影响。结果发现,掺入20g/kg的石膏激发剂和35g/kg的HA早强减水剂,即使粉煤灰掺量达到600g/kg,混凝土的强度等级也能达到C15～C20,抗渗等级可达到W4以上,满足渠道衬砌对混凝土的技术要求。这表明,在渠道衬砌中应用大掺量粉煤灰混凝土是完全可行的,而且具有材源广、性能优和经济安全等方面的优势。

钢衬钢筋混凝土蜗壳结构非线性分析

利用有限元法原理，考虑水工结构的特点，编制了钢衬钢筋混凝土结构二维非线性有限元程序，并用已有的试验成果对非线性有限元分析进行了验证。

探地雷达在隧道和涵洞工程检测中的应用研究

在交通与水利建设中 ,隧道及涵洞施工地质条件复杂 ,工程事故多种多样。本文结合现场实测资料 ,讨论了探地雷达技术在公路隧道、引水涵洞衬砌质量及混凝土结构中钢筋铺设质量 ,进行检测方面的应用效果。实例表明 ,探地雷达技术在查明衬砌层中的缺陷与隐患的位置 ,确定混凝土衬砌层中钢筋的分布情况 ,对隧道中潜在的地质灾害进行预测 ,对工程施工质量进行评估等方面具有显著特点。