特高拱坝基础倒垂线锚固深度研究

垂线系统是特高拱坝水平位移监测中最可靠、精度最高的系统,基础倒垂线作为整条垂线组的基准,其测值可靠性将直接影响拱坝整体变形测值。文章在有限元计算的基础上,在白鹤滩特高拱坝基础布置不同深度锚固点的倒垂线,并结合蓄水期实测数据进行验证分析,研究经济、合理、技术可行的特高拱坝倒垂线锚固点深度,可供类似工程基础倒垂线锚固深度设计借鉴。

应用In-Ovation自锁托槽系统排齐和整平牙列过程中上颌牙槽弓及牙弓的变化

目的评价In-Ovation自锁托槽系统排齐和整平牙列过程中上颌牙槽弓及牙弓的变化。方法选取20例上颌牙列轻度拥挤的正畸患者(女13例,男7例,17～35岁),应用In-Ovation自锁托槽系统排齐和整平上颌牙列,在T1阶段(即治疗前)和T2阶段(即应用0.016英寸Ni-Ti圆丝排齐和整平结束时)分别制取患者上颌模型,所有模型用专用激光扫描仪扫描,并用Imageware图像软件分析处理,建立数字化研究模型,然后选取牙槽弓及牙弓测量标志点进行多项测量。应用SPSS12.0统计软件分析治疗前后上颌牙槽弓及牙弓宽度,牙弓长度及周长的变化。结果与T1阶段相比,T2阶段除了磨牙中央窝点间牙弓宽度测量项目外,所有牙槽弓、牙弓宽度测量值以及牙弓周长测量值均显著增大(P<0.05),但牙弓长度的变化无统计学意义。结论对于上颌牙列轻度拥挤的患者,在应用In-Ovation自锁托槽系统排齐和整平牙列的初期,就可使上颌牙槽弓及牙弓宽度、牙弓周长均显著增大。

应用Quick自锁托槽系统矫治上颌牙列拥挤的牙弓测量分析

目的探讨Quick自锁托槽系统非拔牙矫治上颌牙列拥挤病例的牙弓变化特征。方法选取37例上颌牙列轻到中度拥挤的正畸患者,使用Quick自锁托槽系统进行非拔牙矫治。对治疗前和上颌牙列排齐整平时的研究模型进行多项指标测量。应用SPSS 12.0统计软件分析治疗前后上颌牙弓宽度、牙弓长度及周长的变化。结果上颌牙列排齐后与治疗前阶段相比,牙弓长度、周长、前磨牙间宽度和第一磨牙间宽度均显著增加,尖牙间宽度和第二磨牙间宽度无显著变化。结论对于上颌牙列轻到中度拥挤的患者,在应用Quick自锁托槽系统排齐和整平牙列的初期,就可使上颌牙弓宽度、牙弓长度及周长均显著增大,扩大临床不拔牙矫治的范围。

上颌尖牙间宽度、前牙弓深度与前牙弓周长之间相互关系的二维分析

目的探讨上颌尖牙间宽度、前牙弓深度与前牙弓周长之间的相互关系及对其咬合的影响。方法利用多曲余弦函数来反映前部牙弓的形态,建立数学模型来编程计算。结果①在上颌前牙弓深度不变时上尖牙间宽度每增加1mm将提供约0.8mm的上前牙弓周长。②上前牙弓深度每减小或增大1mm需要上尖牙间宽度增大或减小约1.8mm^2.0mm。③在一定程度上,上下牙量的不调可通过调整上尖牙间的宽度来缓解、消除。结论临床正畸中,特别在精细调整阶段应注意尖牙间宽度、前牙弓深度与前牙弓周长之间相互关系的变化对最终良好关系建立的可能影响。

普通城门洞形隧洞正常水深的直接计算方法

普通城门洞形过水断面是泄洪隧洞和灌溉引水隧洞较常采用的断面形式之一,其水力计算中的正常水深求解无显函数形式的表达公式。传统的试算法或查图法不仅计算过程繁琐,而且计算精度不高。该文通过对城门洞形断面均匀流方程进行数学变换,并对引入的无量纲参数与相对正常水深的关系进行分析及计算,应用逐步优化拟合原理进行拟合,得到了普通城门洞形断面均匀流水深的直接计算表达式。实例计算及误差分析表明:在工程实用范围内(正常水深与拱顶半径之比在0.20到1.55之间),直接计算公式最大相对误差不超过0.24%。且该式具有物理概念清晰明确、公式形式简捷等优点,可为工程设计及水工设计手册的编制提供有益的参考。

深埋隧道与浅埋隧道划分方法研究

隧道开挖后,围岩土体中的土压力拱效应显著地影响作用在隧道衬砌结构上的土压力。隧道结构设计时,界限埋深是确定围岩压力的基本参数之一。基于隧道开挖时围岩土体中附加荷载的特点,编制可以合理考虑土的应力路径相关性的弹塑性本构模型子程序,利用二次开发后的有限元分析软件ABAQUS对隧道开挖过程进行了三维有限元模拟。从围岩土体的变形规律和应力重分布两个方面分析了隧道开挖过程中的土压力拱效应,提出了深埋隧道与浅埋隧道的划分方法,即洞顶土体竖向位移达到稳定值时对应的埋深为界限埋深,当有支护结构与围岩土体相互作用时,洞顶上方地表处土体最大沉降对应的埋深作为界限埋深。通过与规范法确定的界限埋深比较,表明提出方法可较好地反映隧道开挖时围岩土体变形的宏观规律,并可考虑多种因素的定量影响。

煤层覆岩圆拱结构下底板破坏深度的解析估算

在考虑煤层覆岩圆形拱结构内跨落岩层自重作用的基础上,将底板岩体视为半无限均匀完整介质,并对底板上的支承应力分布进行了简化,结合叠加原理,建立了煤层覆岩圆形拱结构下底板最大采动破坏深度的解析估算公式,为类似底板条件与构造弱面结构底板条件下的最大采动破坏深度的准确预计以及底板水害预测预报提供了科学依据。

普通城门洞断面正常水深的近似计算式

普通城门洞形过水断面是泄洪隧洞较常采用的断面形式之一,其几何图形由槽形与圆弧曲线构成,过水断面水力要素为分段函数,正常水深的计算无论是查图表法还是迭代试算法都比较繁琐,计算误差较大,且依赖图表,不便于应用。为此,通过城门洞形断面均匀流方程的数学变换,并对引入的无量纲参数与相对临界水深的关系进行分析及计算,应用逐步优化拟合原理进行分段拟和,得到了城门洞形断面均匀流水深的直接计算式。实例计算及误差分析表明:在工程实用范围内(正常水深与拱顶半径之比在1.00到1.80之间),该公式最大相对误差仅为0.40%,且该式物理概念清晰明确、公式形式简捷,能为工程设计及水工设计手册的编制提供有益的参考。

边坡抗滑桩的土拱效应和设计参数分析

通过对边坡抗滑桩土拱效应和桩的设计参数进行分析,研究抗滑桩设计的影响因素。土拱效应对桩间距有显著影响,因而应根据对土拱效应的分析,选择最具成本效益的桩间距,使桩间产生最大土拱效应。在其他条件不变的情况下,桩的成拱能力随桩后土体内摩擦角的增大而增大,随直径的增大而减弱;桩间距随内摩擦角的增大而增大。抗滑桩设计时应同时考虑土拱效应、地基刚度和埋置深度等多种因素的综合影响,在保证其安全的同时提高经济效益。

明流条件下城门洞形隧洞临界水深的直接计算法

为了改善明流条件下城门洞形隧洞临界水深无显函数计算方法的现状,通过对城门洞形断面临界流方程的数学变换,并对引入的无量纲参数与相对临界水深关系进行分析及计算,将求解正常水深的超越函数采用指定的幂函数形式逼近,并应用改进粒子群优化算法求解该函数,得到了城门洞形断面临界水深的直接计算式。实例计算及误差分析表明:在工程实用范围内(临界水深与拱顶半径之比在1.00到1.85之间),该公式最大相对误差仅为0.37%,且物理概念清晰明确,形式简捷,能为水工设计手册的编制及工程设计提供有益的参考。

考虑开裂深度约束的拱坝体形优化设计

本文引进裂缝深度约束条件，研究了拱坝开裂条件下的体形优化设计问题．结构分析采用超级有限单元法，既能有效控制计算规模又能方便地反映结构开裂的局部特性．对小湾拱坝和溪洛渡拱坝进行的优化设计研究表明，在优化过程中允许开裂并考虑开裂约束条件，可以更好地挖掘拱坝潜力，进一步减小坝体混凝土方量．

冲击地压矿井巷道U型钢支护极限承载能力研究

煤矿巷道围岩的冲击破坏程度与支护形式密切相关,探究冲击地压矿井巷道U型钢的极限承载能力,是研究深部煤炭资源安全开采的重要课题,对矿井冲击地压的防治具有重要意义。本文以义马煤田典型冲击地压矿井为工程背景,建立均匀围压条件下U型钢支护变形的力学模型,给出U型钢变形量的解析解,对比分析均匀和不均匀荷载作用下U型钢和巷道的变形规律,研究了荷载增加时U型钢支护可承受的上覆岩层极限荷载和极限埋深。通过现场监测巷道不同U型钢支护条件下顶底板移近量、移近速度的变化,分析了提高U型钢承载能力来控制巷道变形和冲击地压的机理。研究结果表明:随着荷载增加,巷道变形量和应变能均将出现一个急剧加速点,该点可用来确定应用U型钢支护的极限埋深均匀荷载下为1600 m,非均匀荷载下为1400 m,当达到极限埋深时,U型钢将完全处于失效状态,巷道变形激增;在冲击地压矿井巷道进行U型钢支护设计时,改善围岩支护接触条件、对U型钢边界施加均匀荷载,对提高U型钢的支护性能具有重要作用。采用承载能力更大的U型钢支护方式能吸收更多来自围岩释放的能量,对巷道顶底板移近量的控制较为稳定,使得巷道变形无法瞬间激增,保证巷道的稳定性,实现对巷道冲击地压的有效控制。

普通城门洞形断面临界水深的近似计算法

【目的】建立普通城门洞形断面临界水深的简捷计算方法。【方法】针对目前普通城门洞形过水断面临界水深计算过程繁琐、误差较大,且依赖图表、不便应用的现状,应用数学变换及逐步优化拟合原理,提出普通城门洞断面临界水深的计算公式,并采用实例对公式进行验证。【结果】得到了城门洞形断面临界水深的近似计算式,实例计算及误差分析结果表明,在工程实用范围内(临界水深与拱顶半径之比为1.13～1.85),所建立的公式最大相对误差仅为0.33%。【结论】所建立的公式物理概念清晰明确、形式简捷,为工程设计及水工设计手册的编制提供了有益参考。

城门洞形断面隧洞正常水深的近似算法

城门洞形断面隧洞是输水工程中较常采用的一种形式,但其正常水深方程是超越方程,数学上无解析解。目前采用的图解、试算等方法存在着计算过程繁琐且计算精度差的缺陷。应用拟合法提出了近似计算公式,其形式简捷、结论准确。在工程常用范围内(0<h/r≤1.8)最大误差<0.2%。

基于离散-连续耦合方法的隧道压力拱特性研究

隧道压力拱问题一直是隧道工程研究的关键问题,目前常用的连续介质数值模拟方法对于隧道压力拱特性的微观研究有所欠缺,而擅长微观力学研究的离散元数值模拟方法对计算机存储空间和计算时间的要求太高。基于现有离散-连续耦合思路,通过力的传递实现离散-连续模型的耦合;研究了耦合算法中的平均应力计算方法、平均应力计算区域面积及耦合程序遍历颗粒方法;基于自行开发优化的离散-连续耦合程序,模拟了隧道开挖后的围岩受力特性,研究了隧道压力拱形成机理及压力拱特性;计算了埋深分别为10 m,14 m,18 m,22 m,26 m,30 m和34 m情况下的隧道开挖产生的压力拱应力集中等效区域,揭示了隧道压力拱随着隧道埋深的变化规律。研究结果表明,自行开发优化的离散-连续耦合程序能在保证计算精度的前提下,充分发挥离散元方法在微观力学研究方面的优势;隧道开挖后,开挖面周边范围出现层状压力环,但在拱顶和仰拱底附近区域的围岩压力环的环间接触力降低,围岩承载能力急剧降低,形成压力拱;随着隧道埋深的增加,隧道压力拱应力集中等效区域减小,隧道周边围岩的压力拱承载能力越来越大;但当隧道埋深达到一定界限后,隧道压力拱高度趋于稳定。

拱圈淹没深度对拱桥内力影响的计算研究

提出了在桥梁结构计算中利用有限元法计算水浮力的模型和方法 ,所提出的内力影响系数λ直线反映了不同淹没深度下水浮力对拱桥内力的影响 ,在此基础之上对两种类型的拱桥进行实例分析 ,根据计算结果讨论了山峡库区水位升高后拱圈淹没深度对拱桥内力的影响 ,得出可以适当提高拱圈淹没深度的结论 ,但当淹没深度在矢高的 1 / 4以上时 。

小湾工程护坡不护底水垫塘的试验研究

对小湾工程高水头、大流量坝身泄洪条件下，护坡不护底水垫塘进行了系统地试验研究．在按基岩微弱风化界面铺设动床的情况下，水垫塘基岩冲刷试验表明，坝身泄洪的水垫塘控制工况是表、中孔联合泄洪的工况；在各种泄洪工况下，当基岩抗冲流速为 10～12 m／s 时，校核洪水下基岩冲刷平衡深度小于 15 m．改变二道坝高度的冲刷试验表明，二道坝高度能减少基岩冲刷平衡深度，但高度增加值和基岩冲刷平衡深度的减少值并不相等，适宜的二道坝高程为 1 004．00～1 008．00 m．改变水垫塘两岸边坡的冲刷试验表明，水垫塘底宽对基岩冲刷平衡深度的影响较大，坝身表、中孔单泄时，水垫塘底宽应大于挑流水舌横向重叠的宽度；表、中孔联合泄洪时，水垫塘底宽应大于水舌入水总宽度，否则基岩冲刷平衡深度急剧加深． 根据试验研究和分析提出了一种护坡不护底水垫塘的优化体型——勺型水垫塘，给出了体型尺寸和相应的试验结果．试验表明，小湾水电站水垫塘在现有泄洪布置和基岩抗冲流速 10～12 m／s 的前提下，采用护坡不护底的型式是可行的，如能实现，则将取得显著的经济效益．

基于压力拱理论的围岩压力计算研究

按照弹塑性理论,应用数值模拟的方法,通过对比隧道开挖前、后围岩的主应力矢量图,得到隧道开挖后,其周边围岩的主应力矢量方向发生了偏转,形成了压力拱;通过分析拱顶上方的应力状态,提出了压力拱成拱临界埋深和压力拱计算边界的概念;以铁路隧道参考图为准,分析了隧道埋深、跨度及围岩性质等因素对成拱临界埋深和计算边界的影响。经过分析,压力拱临界埋深与计算边界均随着跨度与围岩级别的增大而增大,且呈现一定的规律。通过多元非线性回归分析,得到了临界埋深和计算边界的计算公式,以此得出围岩压力的计算公式,并与《铁路隧道设计规范》所推荐的公式计算得到的围岩压力进行对比,结果表明,通过压力拱理论计算得到的围岩压力较规范要大,且随着围岩级别的增大,两者差值逐渐减小,其中Ⅴ级围岩最为接近。

生土窑居窑顶坍塌阶段划分及修复方法研究

为分析生土窑居窑顶坍塌破坏的内在机理,基于地下洞室普氏平衡拱理论,导出窑顶的临界坍塌深度公式,提出局部轻微坍塌破坏与局部严重坍塌破坏的判断指标,建立了窑顶坍塌的阶段划分方法。在此基础上提出针对不同坍塌程度破坏的修复方法,对传统生土窑居的传承与保护有重要意义。

中小型拱坝表孔大流量泄洪消能建筑物体形研究

依据圆满贯工程水工水力学模型试验资料,对中小型拱坝表孔大流量泄洪建筑物体形问题进行研究,提出了一种复合消能工体形与设计思路,即采用宽尾墩窄缝纵向水舌与连续鼻坎横向扩散的综合形式,可使水舌在纵向与横向实现全范围的扩散,充分利用消能空间与水体,既适应了不同流量洪水泄洪的要求,又使消能率得到大幅度提高,大流量泄洪冲坑深度可减小28%。