配置NPR钢筋的混凝土构件受弯计算方法研究

NPR(负泊松比)钢筋是一种新型高强度钢筋,屈服强度标准值大于625 MPa,其抗拉强度与抗压强度不等。为研究NPR钢筋在混凝土受弯构件中的应用,根据钢筋的本构关系,利用平截面假定推导并得出了界限受压区高度;推导了单筋梁的最大配筋率、双筋梁受压筋与受拉筋的相对关系;推导了受弯构件正截面计算方法。结果表明,对于混凝土受弯构件,配置NPR钢筋的计算方法与配置普通热轧钢筋不同。提出了现有结构计算软件存在的问题,提出了配置NPR钢筋的矩形截面受弯构件的处理措施。研究结果可为NPR钢筋在工程中的推广应用提供参考。

深部井巷工程高预应力NPR耦合支护技术

深部煤炭资源是未来我国能源安全的重要保证,但受深部“三高一复杂”地质力学环境影响,深部井巷工程岩体大变形失稳问题日渐突出。为解决该问题,以支护-围岩相互作用为突破点,研发了具有高强度、高恒阻、大变形力学特性的系列NPR锚杆/索,构建了NPR锚杆的本构方程,并开展室内和现场综合力学试验,验证了NPR锚杆/索的独特力学特性;分析了NPR支护-围岩相互作用关系,推导了NPR支护岩体本构关系,阐明了采用NPR耦合支护后的开挖补偿力学效应,揭示了高预应力NPR耦合支护机理;结合大强煤矿实际工况,提出了深部泵房吸水井以NPR锚杆/索为核心的集约化硐室群NPR支护技术。数值分析和现场监测数据显示:高预应力NPR耦合支护技术可显著提高支护-围岩的承载特性,有效减小井巷工程岩体塑性区的分布及发展范围;支护后支护-围岩应力场趋于均匀化,围岩整体变形量减小68%以上,确保了深部井巷工程岩体的长期稳定。研究成果可为类似条件下的深部井巷工程稳定性控制提供借鉴。

高地应力软岩隧道围岩大变形NPR锚索控制方法研究

为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、现场勘察和室内试验方法,对其地质条件及破坏成因进行分析;然后,利用自主研发的高预紧力恒阻大变形锚索(NPR锚索)材料,设计出一种能够控制公路隧道围岩大变形的NPR锚索综合控制体系;最后,使用该控制体系在现场进行工业性试验,通过对NPR锚索加固区的围岩变形量、钢拱架应力和NPR锚索受力进行实时监测,分析NPR锚索支护方案的围岩控制效果。试验结果表明:采用NPR锚索“非对称布设和长-短锚索组合搭配”的综合控制体系,能有效控制隧道围岩初期支护大变形难题,最大变形量从2936 mm控制到240 mm以内,消除了初期支护侵限、开裂等破坏隐患,控制效果显著。

深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用

针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题,以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。首先,依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征;其次,采用理论分析与数值模拟等综合研究手段,揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理;第三,基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson's ratio)长、短锚索耦合控制机理,提出了以NPR长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术;最后,通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。研究结果表明:巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征;巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足;本文提出全断面“NPR长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。现场工业性试验中,NPR支护段较普通支护段围岩变形减小300~500 mm,NPR锚索受力最终稳定为340 kN左右。高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形,为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。

一种大落压比气动矢量喷管的仿真研究

为了提高气动矢量喷管在大落压比下的综合气动性能,在双喉道气动矢量喷管的基础上提出了一种适合于在大落压比下工作的气动矢量喷管,利用数值仿真对其流动特征和关键几何参数的影响规律进行了研究。结果表明提出的气动矢量喷管方案具有相对较高的综合气动性能。

一种基于近似理想重构余弦调制滤波器组的DSSS变换域干扰抑制方法

针对在变换域干扰抑制方法中子带滤波器组的阻带衰减性能不够理想而造成窄带干扰扩散的问题,该文提出了一种使用近似理想重构余弦调制滤波器组的窄带干扰抑制方法。近似理想重构滤波器组在设计上具有更大的灵活度,能够实现更高的阻带衰减。具有高阻带衰减特性的滤波器组能够更好地将窄带干扰信号变换到少数几个子带上,从而利用门限检测的方法能更好地对窄带干扰加以抑制。仿真结果表明,相对于传统的重叠变换滤波器组,使用近似理想重构余弦调制滤波器组能够显著提高变换域接收机的抗窄带干扰能力。

南山煤矿软岩巷道恒阻控制对策研究

本文通过对南山煤矿东部区工程地质条件和工程现状的调查研究,发现该区域巷道发生变形破坏的范围大,具有顶板下沉量大、两帮变形严重且呈明显的不对称性、底臌等特征,因此在对该区域软岩巷道进行支护时,应使用既要满足在巷道变形初期能及时阻止围岩变形,又要满足能够持续性的吸收围岩释放出的巨大能量的支护材料,并且还要解决底臌变形严重的问题。并据此有针对性的提出了以NPR高预应力恒阻锚杆(索)+底脚锚管索为支护方案的巷道稳定性控制对策,根据现场工程地质条件和围岩性质建立相应的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟对支护对策的可靠性进行验证。最后以南山矿东部区-120总回风巷为工程背景,将传统支护方式和新支护方案进行实际应用对比,现场监测结果证明了支护方案的合理性。

高预应力和围岩加载速率对高强高韧锚杆钢变形行为的影响研究

在深部地下工程中,新型金属支护材料的研发和应用越发引起人们的关注与重视。然而,关于预应力和围岩加载过程对高强高韧锚杆钢的影响规律尚不清楚,亟待进行相关研究。以具有极高地应力区的木寨岭公路隧道为工程背景,结合以物理机制为基础的晶体塑性模型,以NPR钢为例,研究高预应力和围岩加载速率对高强高韧锚杆钢塑性变形行为的影响规律。研究结果表明,围岩加载速率是影响锚杆钢材料应变量的主要因素,锚杆钢材料的最终应变量和变形弛豫均会随围岩加载速率的降低而不断增加。当围岩加载速率控制在10^(−2)MPa/s以下时,可以明显增强锚杆钢材料的大变形能力。当预应力大于600 MPa时,材料会出现明显的应变弛豫现象。当预应力增加到800 MPa以上时,材料会出现应力弛豫现象,这可能会导致锚杆的预应力损失,需要引起注意。研究结果为高强高韧锚杆钢在高地应力难支护工程上的应用提供理论依据和技术指导。