基于数值模拟和变形监测的副井稳定性评价

急倾斜矿体开采时一般将副井布置在矿体下盘不远处,以致副井附近矿体开采可能诱发副井井壁应力集中或损坏。为此,以湖北三鑫为例,利用FLAC3D仿真软件,探究沿走向或垂直走向布置采场引起的副井围岩应力、位移变化,并采用应变计、位移计监测井壁应力与位移变化,评价副井稳定性。结果表明:沿矿体走向布置采场对采场围岩、悬空底柱及开采段副井井壁的稳定都极为不利,沿走向或大宽度垂直走向布置采场都不会引起地表及开采标高段附近的副井发生明显位移,但都会引起井口以下约250 m内的井壁因变形而发生应力集中;必须垂直走向布置采场并缩小采场宽度;采取4 m×4 m进路上向胶结充填二步骤采矿后,除岩土分界面附近井壁偶尔因开快车而造成连续2次垂直位移、应力差分别超1.2 mm、1.4 MPa外,其他监测值变化基本可忽略;地表基岩沉降观测表明各点沉降值变化一般不超过3 mm。

现有阵列式位移计产品验证及适用性分析

城市的快速发展,施工环境的日益复杂,对施工过程的风险把控日渐增高,因人工监测受限条件较多,因此,自动化监测仪器的使用也在逐渐普遍化,但自动化监测仪器的技术参数是否满足要求需进一步验证。本文以某厂家的阵列式位移计为实验分析对象,对阵列式位移计的技术参数及适用性进行分析,结果表明该仪器可进行360°弯转,但角度量程不是360°,单节测量仪器单天及一星期内差值均小于0.5 mm,仪器监测数据进行温补后仍受温度变化影响,精度满足0.005°,即该阵列式位移计适用于软管处弯折角度较小,温度较为恒定的监测环境。

顶进节段法最终接头测控技术研究与应用

大连湾海底隧道采用顶进节段法最终接头,顶进节段无安装测量塔条件,且全程为水下施工,传统定位设备难以使用,给最终接头顶推水下定位提出了新的技术难题,为此研究以拉线位移计、摄像位移计、磁致位移传感器三者组合而成的最终接头水下定位系统,实现最终接头顶推施工全程高精度定位。

超长阵列式位移计在土石坝监测中的应用

阵列式位移计作为新型监测仪器,具有自动实时采集、3D测量、精度高、运输储存方便、安装灵活、易于实现远程监测等优点。笔者介绍了阵列式位移计的工作原理及其在新疆某土石坝监测中的应用案例,监测结果表明阵列式位移计在土石坝沉降变形监测中应用效果良好,具有广阔的应用前景。

Control performance and energy saving of multi-level pressure switching control system based on independent metering control

Aiming at the problem of large energy consumption in hydraulic control system with large load and variable working conditions,based on the multi-level pressure switching control system(MPSCS),a multi-level pressure switching control system based on independent metering control is proposed combined with the independent metering control technology.The configuration principle of the system is given,the mathematical model of this system is established,and the control strategy of the system under 4 different working quadrants is put forward.Finally,the control performance and energy saving characteristics of the system are tested.The test results show that the switching of high and low pressure power supply has a certain effect on the response of step position and ramp position under impedance working condition.The displacement curves show slow climbing or abrupt change of ramp position,and the position accuracy is less than 1 mm.The multi-level pressure switching control system based on independent metering control can recover and store energy under the transcendence working conditions.The control accuracy is about 1 mm,and the energy recovery rate is about 70%~80%.

基于多点位移计的黄金峡水利枢纽施工期边坡实测变形特征分析

黄金峡水利枢纽左岸边坡在施工期发现了多组结构面,监测资料显示边坡出现了多次变形突变现象,且变形大多发生在20~30 m范围内,多点位移计深度区间位移最大值超过80 mm。为此,结合多点位移计监测成果,从时空变化规律、特征值统计、位移速率等方面综合分析了边坡岩体的变形特征。结果表明:爆破开挖和结构面是导致边坡产生较大变形的主要因素;边坡主变形区与结构面fz39、L920和fz15的位置吻合,坡体变形主要受上述结构面控制。与其他同类工程相比,目前边坡位移量级基本处于正常范围。随着加固措施的逐步实施,边坡已基本趋于稳定,应重点关注Ⅰ区和Ⅳ区边坡坡脚部位的变形情况,并加强支护和排水措施。

特高土石坝超长距离变形监测技术研究

为研究适用于特高土石坝坝体内部的超长距离变形监测技术手段,分析了现有200 m级高混凝土面板堆石坝变形监测技术存在的问题,研究了水管式沉降仪、杆式位移计、管道机器人、柔性测斜仪等内部变形监测仪器的改进发展方向与应用实践。结果表明:所研究的监测技术可以适应特高土石坝超长距离变形监测需求。研究成果为250 m级至300 m级特高混凝土面板堆石坝的安全监测研究和改进方向提供技术参考。

阵列式位移计的300m级高心墙堆石坝沉降监测方法研究

因传统变形监测仪器存活率低、精度差,难以满足高心墙堆石坝沉降监测需要,提出了基于阵列式位移计的高心墙堆石坝沉降监测方法,并在两河口水电站大坝心墙沉降监测中得到成功应用,沿两河口大坝2760m高程心墙轴线拉通埋设的3套(共计400m长)阵列式位移计,完整揭示了大坝心墙沿轴线的沉降分布及发展规律。监测成果表明阵列式位移计具有精度高、量程大、环境适应性强等特点,能较好解决300m级高堆石坝变形监测面临的“高水压、高土压、大变形”等技术难题,是一种应用前景广阔的高堆石坝沉降监测新技术。

单腔斜置高速排种器排种盘有限元分析

针对高速作业时排种器作业效率低和漏播严重等问题,本文设计了一种单腔斜置高速排种器排种盘,并对其力学性能进行了分析。首先,建立单腔斜置高速排种器排种盘的三维模型;然后,将该模型导入有限元分析模块中,选取求解器和解算方案类型,对相关材料属性进行定义,划分单元网格,设置载荷类型并求解。结果表明:在500 r/min转速下,排种盘所受到的最大应力为0.1250 MPa、最小应力为0.0003 MPa,排种勺穴腔所受到的最大应力低于0.003 MPa;排种盘在500 r/min转速下所产生的最大位移量为0.000382 mm,排种勺穴腔所发生的最大位移为0.000317 mm,该变形对高速排种器寿命和磨损的影响几乎可以忽略。从上述分析结果可知,在高转速作用下,该排种盘的力学性能满足作业要求。同时,上述分析结果可为机械式排种器的设计提供理论指导。

大型地下洞室塑性松动区围岩变形破坏特征及测试估算方法研究

塑性松动区的形成与扩展是地下工程围岩稳定的关注热点。结合弹塑性理论、工程物探和监测资料,探讨了大型地下洞室塑性区围岩的应力状态和变形破坏特征,并提出了基于多点位移计监测结果的塑性松动区估算方法。研究结果表明,多点位移计变形量沿孔深的分布主要累积于塑性区,可应用孔深-位移曲线估算围岩塑性松动区界限点的深度及位移量,估算结果与弹塑性理论计算结果基本一致,说明本研究具有一定的参考价值。

基于实时监测数据的围岩变形时空效应分析

本文以某地下水封洞库工程为依托,基于监控量测数据,利用图表分析法,分析下洞库围岩变形并评价稳定性。经研究得出,多点位移计监测围岩内部位移曲线随开挖断面由近到远的变化形式,从而得出围岩变形达到稳定的几个阶段。围岩表层收敛监测的位移-时间曲线的变化主要经历“急剧增长-缓慢增长-收敛稳定”3个阶段。研究成果可为该地下水封洞库工程施工方案优化和最佳支护时机提供数据支撑,为后续类似工程项目的设计与施工提供参考依据。

自动位移计在树坪滑坡中的应用

用自动位移计对长江干流的树坪滑坡进行了近一年的连续性观测,数据结果显示树坪滑坡体变形的控制因素为降雨和库水波动,滑坡目前变形速率较小,不会失稳。自动位移计通过连续记录数据,对树坪滑坡体的变形特征给予了准确的反映,且数据采集方便,值得在三峡库区边坡监测中推广应用。

FBG传感器在量测围岩内部位移中的应用

光纤光栅(FBG)传感器利用波长调制传感信号,因而量测信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响,可以广泛应用于量测应变、温度、应力、位移等参数。结合新奥法隧道施工中位移监测的要求,介绍光纤光栅传感器的原理及其在隧道围岩内部位移量测中的应用。与其他量测方法比较,利用光纤光栅传感器量测围岩内部位移具有仪器构造简单、安装量测方便、量测数据精确等优点,是一种非常实用的量测方法。量测数据验证隧道围岩变形的基本规律:不同位置的围岩其松弛变形不同,离开挖面越近的围岩,其松弛变形越大,离开挖面越远的围岩,相应的松弛变形越小;围岩的完整程度对围岩内部位移的影响很大。

基于VIC-3D技术的高强混凝土单轴受压试验研究

以高强混凝土为研究对象,通过VIC-3D测量全场二维变形及应变。试件表面做随机散斑处理后,采用摄像机与一维位移计同时采集,对VIC-3D数字图像进行相关运算,获得其全场二维变形及应变值。分析了Y向应变与X向应变演化破坏机理,对比了一维位移计与VIC-3D测试结果,测试了外部环境对高强混凝土受压过程的影响。试验结果显示X应变可以大致推测裂缝破坏方位,VIC-3D相比一维位移计测试偏差较小,外部环境对VIC-3D的影响较低。解决了传统测量接触式、离散式的缺点,试验表明此系统可用准确测量高强混凝土单轴受压试验。

大冶铁矿巷道变形监测研究

为了解大冶铁矿尖林山巷道变形规律,在-40 m水平布置了4个收敛计和3个多点位移计测试断面,经过一年多的观测,获得了满意的观测数据。对数据分析后,得到的主要结论为:巷道总体稳定性较好,出现大规模垮塌的可能性不大。巷道的顶板变形较小,其稳定性较好。巷道破坏主要出现在有进路一侧两进路之间的岩体上。巷道的破坏与采动有明显的相关关系,影响范围为100 m左右。收敛监测系统能满足尖林山巷道生产期围岩稳定性预测预报的需要。

土工格栅受力状况的测试新技术

土工格栅在公路和铁路工程中应用广泛,但加筋结构中土工格栅效用的发挥仍不明晰。针对土工格栅受力状况测试的现状,提出采用电感式土工格栅位移计测量加筋结构中土工格栅应变的新技术,并在室内模型试验及现场土工格栅加筋路基试验段进行应用,通过电感式位移计测量的土工格栅应变与传统应变片测试结果及数值计算结果的对比,表明电感式土工格栅位移计测试技术准确可靠,适用于土工格栅加筋结构的现场测试。

预埋式多点位移计现场确定围岩松动圈的方法研究

根据沪蓉西高速公路龙潭隧道中预埋式多点位移计的现场监测工作实践,提出了多点位移计确定围岩松动圈的现场量测及判别方法,并对开挖后的隧道围岩变形进行了有限元数值模拟。实践证明,根据围岩内变形量与时间的变化关系并结合累积变形量随径向位移的变化规律及测点径向埋设位置,是确定围岩松动圈范围的有效方法。

光纤光栅位移计组在围岩变形连续监测中的应用研究

针对多点变位计和滑动测微计在监测地下洞室围岩变形方面存在轴向位移分布连续性不足和无法实现自动化的问题,提出了将光纤光栅位移传感器通过组装成串应用在围岩变形连续监测的方法。该方法可准确得到仪器埋设沿线任一测点的监测量,由于光纤光栅位移计组具有精度高的特性,测得的围岩位移变化与洞室扩挖施工关系密切,与多点变位计监测结果总体变形规律基本一致,但光纤光栅位移计组能够监测到整个大尺度的监测线中任意间距的轴向位移分布,取得的成果信息量更大更为直观。作为对光纤光栅位移计在岩土工程变形监测中的应用探索,具有一定借鉴意义。

盘道岭隧洞围岩位移变形监测与分析

盘道岭隧洞衬砌结构变形、裂缝等病害问题日益突出,在重点病险洞段选取监测断面,构建变形监测系统,埋设多点位移计、应变计,进行隧洞围岩蠕动变形及衬砌结构应变监测。隧洞围岩位移、温度与衬砌结构应变随时间的相关关系表明,监测期内衬砌结构应变与围岩位移整体呈负相关、但相关性较弱,与温度呈正相关且相关性较强,说明监测短期内衬砌结构应变主要受温度效应影响。盘道岭隧洞围岩存在的蠕变变形是一个较为缓慢的过程,且多点位移计部分测点位移量与衬砌结构应变变化表现出一定相关性,围岩蠕动变形势必导致衬砌结构病害不断加剧。因此,应加强不同部位、深度隧洞围岩蠕动变形的长期监测,预判围岩蠕变对衬砌结构稳定状况的影响及发展趋势。

压电陶瓷管的微位移测量与非线性校正

为了对原子力显微镜(AFM)中压电陶瓷管扫描位移进行非线性校正,提出了一种微位移测量与校正的简易方法。采用涡流位移传感器测量微位移,将其放大100倍以提高检测灵敏度;得到了压电陶瓷管的位移-电压曲线,其最高位移分辨率计算值为0.4 nm。根据AFM中压电陶瓷管的工作特点,确定扫描范围下测量得到的位移-电压关系,通过对等间隔像素点施加对应的非等间隔控制电压序列的方法进行非线性校正,依据像素点精度要求通过插值算法获得控制电压序列。系统采用LabVIEW虚拟仪器技术,校正后压电陶瓷管最大位移滞回偏差从10.1%降为0.4%。实验表明:扫描频率和扫描像素分辨率调节方便,同时校正算法复杂度也有所降低。