大断面隧道掘进爆破分区优化设计研究

某隧道工程地质、水文地质等条件均较复杂,采用原爆破设计施工方案(常规“两步”台阶法)常出现隧道断面超挖、冒顶等情况,严重制约了隧道工程建设,无法满足隧道工程建设目标,需对原设计方案参数进行优化调整。根据隧道断面规格、工程岩性等条件,为控制隧道顶板暴露面积、防止顶板冒落及降低支护成本等,优选“CRD法”“三步台阶”及“两步台阶”作业法,开展隧道爆破分区掘进试验研究,并严格控制隧道顶板周边孔布置间距(400~450 mm)。为降低隧道爆破数码电子雷管使用量,隧道顶部周边孔采用导爆索与32 mm乳化炸药绑扎(胶布缠绕),各炮孔间通过导爆索传爆,取代传统光面爆破参数。现场施工结果表明:Ⅴ级围岩隧道采用“CRD法”施工,顶部超、欠挖量满足技术规范;Ⅳ级围岩隧道采用“三步台阶”施工,炮孔残留率达60%~72%;Ⅲ级围岩隧道采用“两步台阶”施工,炮孔残留率达84%~94%。优化传统光面爆破参数布置,利用导爆索实现顶部周边孔孔间传爆、孔内起爆,可总体降低数码电子雷管使用量,降低爆破成本约18.5%,该技术可为类似隧道工程及地下矿山巷道掘进爆破提供参考。

深部破碎软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术

随着矿山开采深度逐渐增加,深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变,极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全;为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量,提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平6号交岔点岩体裂隙极为发育、稳定性差等特点,拟采用超前控顶措施加固顶板围岩,提高深部破碎软岩巷道的承载力。为便于6号交岔点掘进施工,沿6号交岔点东北侧方向划分17个掘进区,并采用“四步”台阶法分段施工。针对同段起爆数码电子雷管,起爆器系统可随机设置单发雷管起爆间隔时间为3~5 ms,实现同段炮孔单孔单响,降低爆破振动对6号交岔点影响。根据不同掘进区总体岩性情况,优化支护方式(管棚支护、W型钢带及锚索支护等联合支护方式等),确保6号交岔点后续使用期安全。试验结果表明:采用超前控顶加固、控制分区爆破技术,降低破碎软岩巷道顶板偏帮、下沉,保证6号交岔点断面成型效果,削减其支护、后期维护等综合成本达8.7%,该技术可为类似巷道施工提供一定指导建议。

隧道临界稳定断面确定方法及应用

文中提出一种基于参数化建模和强度折减法的隧道临界稳定断面确定方法.通过定义数值模型的关键点坐标,实现了基于FLAC3D的多心圆断面隧道参数化建模.定义一个尺寸调整系数,为强度折减计算得到的安全系数和安全系数目标值的比值.当尺寸调整系数大于1时,说明计算安全系数大于目标安全系数,隧道开挖断面小于临界稳定断面,可将隧道几何尺寸乘以尺寸调整系数,使得隧道开挖断面等比例扩大;反之,则说明隧道开挖断面大于临界稳定断面,将隧道几何尺寸乘以尺寸调整系数,使得隧道开挖断面等比例缩小.通过FLAC3D内置的FISH语言编程,根据尺寸调整系数,对隧道开挖断面进行等比例调整,直至尺寸调整系数等于1,迭代终止,得到最终临界稳定断面.

基于电动汽车制动安全检测的短时工况及方法研究

常规的制动安全检测通常采用长时间、极端工况,但可能会失去准确的工作范围。针对这一不足,首先提出一种踏板稳定模式的短时工况试验方法,该方法结合了现有的测试标准,并不限于单一的极端制动模式,而是可以考虑电动汽车的快速稳态运行。在此基础上,基于机器学习对运行片段回归并通过连续拼接构建短时工况。利用短时工况提出一种改进的制动安全检测方法,该方法通过主成分分析对制动片段的特征参数进行降维,同时根据特征参数计算制动片段的重复性距离判断安全隐患。最后,通过在测试台架上跟随短时工况,验证所提出的短时工况和制动安全检测方法的有效性。

压气机试验件转子对试验台转子横振不平衡响应的影响

重型燃气轮机压气机试验台系统的动力学性能由试验台转子与试验件转子共同决定。对于已经建成的试验台,在实际运转过程中,需要满足不同试验件的实验需求。因此,在设计试验件转子时,需要考虑其对试验台转子横振不平衡响应的影响。将未知试验件转子的动力学特性模化为试验台转子和试验件转子交界面上的机械阻抗,在交界面处利用机械阻抗综合法的阻抗匹配原理来确定试验件转子对试验台转子横振不平衡响应的影响,得出未知试验件转子的设计限制范围。最后,建立了某一试验台转子和试验件转子的动力学模型,分析了该系统的横向振动不平衡响应,验证了试验件转子不平衡响应的设计限制范围的有效性。研究结论为压气机试验件转子的设计提供了指导意见。

Gas Bench Ⅱ-IRMS磷酸法在线测定水中溶解无机碳碳同位素分析条件及影响因素

采用Gas Bench Ⅱ-IRMS对水中溶解无机碳碳同位素在线测定影响因素进行研究,确立了分析方法。通过对影响因素的研究确定了水中溶解无机碳碳同位素测试的最佳平衡时间;样品水中溶解无机碳浓度与样品测试的信号强度呈明显正相关;测试过程中色谱柱温度的高低不仅会影响样品峰的出峰时间,还会影响样品峰宽、峰高及峰积分面积等,影响最终测试结果。为了确保水中溶解无机碳碳同位素测试方法的准确性与可行性,进行了方法试验验证,水中溶解无机碳碳同位素比值(δ^(13)C)的测定值与验证单位给出的δ^(13)C测定值相一致,此测试方法具有可行性。在线测试的高效率和小样量与传统方法比较有显著优势,这为拓展同位素分析技术的应用领域提供了一种快速、高效的手段。本测试分析方法适用于地下水、地表水、大气降水的溶解无机碳碳同位素组成的在线测定。

单洞四车道超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩合理施工方法研究

为研究超大跨度公路隧道的合理施工方法,该文以连霍高速公路新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程杏花村1号隧道为依托,通过数值模拟方法对超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩采用CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法施工的隧道变形和支护结构受力情况进行分析,在变形与支护结构受力满足设计要求的前提下,考虑各施工方法的优缺点等因素,确定最合理的施工方法,通过开展现场试验分析施工方法的可行性。结果表明:①CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法数值计算的隧道变形均不大于21 mm,初期支护安全系数分别为2.48、2.41、2.28,大于隧道设计细则要求的最小安全系数,变形与支护结构受力均满足设计要求;②对比3种工法的优缺点,结合隧道地质条件等因素,确定杏花村1号隧道Ⅳ级围岩最优施工方法为上台阶CD法;③根据现场测试结果,Ⅳ级围岩采用上台阶CD法施工,拱部下沉最大值为14.6 mm,周边位移最大值为15.0 mm,隧道变形控制效果较好;初期支护的最小安全系数为6.94,满足设计要求。

基于ANSYS Workbench的结构应力分析的子模型法

提出了在ANSYS Workbench中使用子模型的一种新方法。首先创建一个包含远端区,过渡区和子模型区的几何模型;然后对此几何模型进行分析得到粗糙模型的结果,并把过渡区的节点位移导出;整理导出结果形成ANSYS APDL命令;最后基于过渡区和子模型区得到子模型,在子模型中加载命令流从而形成新的边界条件,通过对子模型区的反复细化从而得到问题的收敛解。使用ANSYS中的一个算例进行考察,并与经典方法进行比较,结果表明:该方法具有很高的精度,计算结果正确,且操作简易,适合在复杂零件仿真中使用。

山岭隧道超大断面盾构组装洞室关键施工技术

以渝湘高铁重庆到黔江段重庆长江隧道为例,针对该隧道洞室施工工艺复杂、施工难度大、危险性高、施工周期长的特点,提出了盾构组装洞室总体施工方案,即盾构组装洞室采用分部分层台阶法施工,对其施工工艺及施工方法进行详细论述,结果表明,该施工技术科学合理、安全可行。

双洞八车道公路隧道机械化施工工法转换技术研究

基于深汕西高速公路改扩建项目城仔山隧道大型机械化施工,分析了机械化双侧壁导坑法与机械化台阶法开挖的施工技术特点与局限性,并提出了双侧壁导坑法转台阶法的转换技术。通过数值模拟沉降及应力分析了转换技术的可行性和安全性,结果表明整个施工转换过程掌子面相对稳定,超前支护及洞身支护的结构合理,无安全隐患,可为现场施工进行一定的指导。

大断面黄土隧道微台阶开挖工法施工稳定性研究

为解决软弱黄土隧道在开挖过程中发生的变形、渗水和坍塌问题,以天恒山隧道为工程背景,提出一种适用于富水软弱黄土地层浅埋大断面隧道微三台阶开挖工法。采用数值模拟与现场监测相结合的方法,验证微三台阶法对富水软弱黄土地层浅埋大断面隧道开挖时的适用性。研究结果表明:1)施工过程中采用微三台阶法开挖,围岩变形及支护受力得到较好的控制,隧道拱顶沉降和净空收敛值分别为34.6 mm和17.2 mm;围岩最大应力为102.5 kPa;初期支护封闭成环控制约11 m,三台阶七步约为18 m。2)通过监测数据与数值模拟结果对比分析,初期支护模拟数据略大于现场实测数据,但整体变化趋势基本一致,说明了软弱黄土地层中微三台阶工法控制围岩稳定性的有效性。

超大断面扁平结构隧道施工参数优化研究

基于某超大断面扁平结构隧道的上下台阶法施工段,采用数值模拟方法研究在该工程地质条件下台阶长度和锚杆纵距2种施工参数改变带来的影响。利用数值模型对不同台阶长度(分别为30,40,50,60 m)和不同锚杆纵距(分别为1.0,1.5,2.0 m)情况进行研究,对隧洞周边岩体中塑性区、围岩应力和围岩变形情况的分布规律进行分析,结合数值结果和现场监测数据验证了施工现场采用台阶长度为50 m和锚杆纵距为1 m的施工参数较合理。该研究成果可为超大断面扁平结构隧道的开挖和支护施工参数的合理选取提供参考。

高速铁路单线隧道Ⅳ级围岩台阶法施工参数选择

为研究隧道台阶法施工时不同台阶高度及长度对隧道变形的影响,以西十高铁秦岭马白山单线隧道为工程依托,采用三维有限元计算模型,对不同台阶高度和长度下围岩变形及初支结构稳定性的变化规律进行研究。结果表明:台阶高度对掌子面变形、塑性区分布、拱顶沉降及初支收敛有较大影响;不同台阶长度的掌子面纵向变形较小,随台阶长度增大,拱顶最大沉降量及初支收敛变形量逐渐增大,当台阶长度达到20 m后两者基本趋于稳定;Ⅳ级围岩地段,单线隧道台阶高度宜为6.5~8.0 m,综合考虑隧道施工机械设备排布情况,台阶长度取20~40 m较合适。隧道施工过程中,拱顶沉降、初支收敛等监测结果均满足施工安全要求,验证了研究结果的可行性,并可为相关工程台阶法施工提供参考。

风化花岗岩隧道三台阶七步法快速安全施工工艺

风化花岗岩隧道建设具有施工难度大的特点,三台阶七步法在传统台阶法的基础上,优势更加突出。为提高风化花岗岩隧道的施工稳定性,对风化花岗岩隧道三台阶七步法快速安全施工工艺展开研究。以海螺峪隧道工程为例,结合衬砌结构受力情况,设计隧道内轮廓尺寸及支护结构,获取恒定轴向应力作用影响下的围岩轴向应变作用参数,计算隧道周边风化花岗岩围岩压力,为了避免锚固端整体滑移,调整开挖进尺及台阶长度,布置快速安全施工监控测量环境,利用邻近的收敛计收集现场数据。根据工程实例分析结果,当上台阶高度为4~5 m时,各项数值都保持在稳定状态,有利于施工稳定。

汽油发动机开发中活塞温度场仿真与试验分析

在本次研究中,利用有限元方法对某定型活塞不同测点的温度进行了分析,并结合硬度塞法测量了活塞表面及销孔内侧的温度。结果显示,活塞表面温度场总体分布正常,且从活塞顶部向下呈现递减的趋势。在发动机试验全过程中,各项性能参数保持一致,未出现较大波动,说明试验能较好地反映实际工况,结果真实准确。利用有限元方法计算活塞各点温度具有高准确度,而硬度塞法进行活塞温度测量是安全、方便、可靠的,能有效反映活塞在发动机工况点工作时的温度。本文工作可为发动机开发过程中的燃烧数据定型和活塞设计定型提供依据,也为今后的活塞开发设计工作积累了经验。

超大断面异型隧道台阶法施工工法优选研究

为保证超大断面异型隧道的施工安全,依托某超大断面异型隧道建设工程,利用FLAC3D软件对超大断面异型隧道采用四台阶九步法、三台阶七步法、三台阶五步法的位移、应力、安全系数进行了研究。研究结果表明:(1)四台阶九步法所引起的拱顶沉降与收敛值均最小,分别为3.563 mm、0.765 mm、1.715 mm、2.785 mm、2.060 mm,位移控制效果最佳且满足工程规定值;三台阶七步法次之,而三台阶五步法各项收敛值均最大;(2)四台阶九步法最大主应力和最小主应力均小于其他两种工况应力值,且应力分布较为均匀;(3)四台阶九步法最小安全系数最大,为3.98,满足规范要求;推荐该工程使用四台阶九步法进行施工。研究成果可为类似异型隧道施工工法选取提供参考。

电动商用车车架疲劳寿命模拟与优化

为精确预测电动商用车车架疲劳寿命,通过建立车架有限元模型并进行强度仿真,确定疲劳失效危险位置。采集危险位置载荷谱,分析疲劳损伤值,采用Miner疲劳损伤理论和雨流计数法将应力谱时域信号转化成雨流矩阵,最终建立车架台架实验与道路试验疲劳寿命间的当量折算关系。设计实验方法并制作实验台架,对比道路试验与台架实验结果,验证了所建立当量折算关系的准确性。表明所建立的实验方法可提高车架疲劳寿命预测精度与可靠性,缩短道路疲劳试验周期。

电液比例控制油气悬架模拟试验台设计与分析

针对现有油气悬架模拟试验台加载精度不高、功能相对单一的问题,设计了一套基于电液比例控制技术的多功能复合式模拟试验台.通过建立电液比例液压加载系统的数学模型,完成了系统传递函数的推导.利用Matlab绘制Bode图,分析得到系统的幅值裕度为11 dB,相位裕度为74.9°,系统具有良好的稳定性.利用Simulink搭建系统仿真模型分析其动态特性,结果表明:阶跃响应完全消除稳态误差的时间为0.35 s,系统响应速度较快.因此,该系统可以满足重载车辆油气悬架模拟试验的加载需求.

破碎板岩隧道两台阶带仰拱一次开挖工法特性研究

为保证破碎板岩隧道施工的安全性及稳定性,本文以玉磨铁路立新隧道为研究背景,对破碎板岩隧道的破坏特征和工法特性进行了研究。结果表明:(1)破碎板岩隧道的破坏特征可分为应力重分布作用下的层理破坏、重力作用下的块体滑落、掉块导致的大范围塌方3个阶段;(2)两台阶带仰拱一次开挖工法较传统台阶法拱顶沉降最大值减小10.66%,仰拱隆起最大值减小8.22%;开挖阶段最大水平位移值减小7.92%;(3)两台阶带仰拱一次开挖工法下收敛值较传统台阶法有所减小,控制效果为12.22%;(4)在支护完成时,两台阶带仰拱一次开挖工法较传统台阶法最大主应力、最小主应力、最大剪切应力分别减小14.29%、13.33%、13.17%;(5)破碎板岩隧道中两台阶带仰拱一次开挖工法优于传统台阶法。研究成果可为破碎板岩隧道的安全施工提供参考。

转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究

不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同,因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源,简化了冗余的转向节耐久规范;通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法,从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性;采用时域编辑法,生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱;基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱;从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发,以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体,搭建了转向节多轴虚拟台架;应用模态应力恢复法,讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响,结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致,台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性,说明了转向节虚拟台架的工程实用性;最后,通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型,为结构改进提供数据支撑。