花岗岩高温高压条件下冲击旋转破碎规律研究

花岗岩在高温高压环境下会产生热破裂,强度减小,断裂韧度降低。研究不同温度条件下冲击回转凿岩规律具有重要意义,可以为设计地热开采的新型钻探方法提供理论依据。利用中国矿业大学的"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机"、大尺寸(φ200 mm×400 mm)花岗岩试样研究了花岗岩在高温高压状态下的冲击旋转破岩规律。得出以下结论:①在高围压状态下,随着温度升高,花岗岩的强度逐渐降低,冲击旋转钻进速度随之逐渐增大;②在高围压状态,冲击旋转破岩的单位破岩能耗随着温度升高而降低,凿岩效率明显提高;③在高温高压环境下,在一定钻压和冲击功率范围内,凿岩速度随着钻压或冲击功率的增大而增大,单位破岩能耗基本随着钻压的增大而减小。

高压水射流破岩动态过程的数值研究

采用动力接触法建立了高压水射流破碎岩石过程的计算模型。应用动力瞬态非线性有限元法,对射流冲击岩石时射流冲击动载的变化、岩石破碎区域的扩展过程进行了数值研究。并对非线性动力冲击有限元数值求解的几种方法做了讨论。

透壁式通风管–块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟

为研究透壁式通风管–块石复合气冷路基的降温效果,针对年均气温-3.5℃,平均风速2.5 m/s,主导风向为西北方向的高原环境条件开展了室内模型试验,对比分析了单一块石路基和透壁式通风管–块石复合路基的孔隙空气对流速度、特征点地温及模型整体温度场变化过程。试验结果表明:在透壁式通风管的疏导作用下,通风管与块石层复合结构能够起到强化路基体对流的效果,复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%,使得复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍。建立了透壁式通风管–块石复合路基数值计算模型,对通风管内空气流速分布、路基温度场变化进行了预测分析。结果表明:空气流速在通风管中心达到最大值4.06 m/s,在管壁处流速出现跃变陡降,在块石介质区域里速度的数量级为10-1,与室内试验的结果较为一致。模型试验和数值计算结果均表明复合路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用。

多冻土地区块石气冷拓宽路基差异融沉处治效果分析

为了减少多年冻土拓宽路基差异融沉,提出块石气冷拓宽路基处治方案,在路基下伏多年冻土横向差异退化的背景下,以多孔介质自然对流换热理论为基础,建立了块石拓宽气冷路基数值计算模型,对利用旧路拓宽,以及翻挖旧路并原位新建块石气冷拓宽路基两种不同建设模式进行了数值模拟,分析了块石层内空气对流特征、多年冻土层长期热稳定性变化过程以及新旧地基冻土层差异融沉控制效果。结果表明:块石拓宽路基在提高阳坡路肩下多年冻土层热稳定性方面起到了积极作用,拓宽路肩下多年冻土层在新建黑色沥青路面强吸热作用下未出现明显退化,块石拓宽路基在消除阴阳坡冻土差异退化方面效果明显。在既有旧路病害严重路段,需要对旧路地基和拓宽地基起到双重调控作用,适宜采用翻挖旧路并原位新建块石气冷拓宽路基,对新旧路基差异融沉可以起到更好的控制效果。

矿用自卸车车厢承受冲击的数值分析

研究矿石对车厢底板的不同位置冲击时,车厢的受力分布。建立车厢的三维实体模型,导入有限元分析软件Ansys,利用有限元分析软件计算车厢在受到冲击时各部分的应力以及应变;对得到的结果进行分析并对结构进行优化。通过仿真分析可知,当质量为3 t的矿石从距离底面板2.8 m的高度冲击车厢底板时,车厢的最大应力小于其屈服极限,车厢的强度符合一般的使用要求。

破碎围岩条件下隧道开挖支护方法改进方案探讨

总结分析了隧道破碎围岩的力学特性,结合隧道开挖支护施工中容易出现的问题和工作经验,提出了破碎围岩条件下隧道开挖和支护方案的改进意见,以期对同类条件下隧道的施工有借鉴和帮助。

岩石掘进机工作中振动及噪音的探讨

通过对岩石掘进机工作过程及实验成果的分析研究，发现盘刀破岩的跃进切入岩石是整机震动、噪音产生不可忽视的原因。并从盘刀工作点的设定分析，给出了有效改善掘进机工作时的震动和噪音的依据。

基于岩体损伤的大型高陡危岩稳定性评价方法

大型高陡危岩在自重荷载及人类工程活动等多因素共同作用下,其底部区域损伤劣化速度更快,成为影响危岩整体稳定性的“薄弱环节”,易发生底部压裂,引发整体失稳。传统方法将这类大型危岩视作整体,忽略了薄弱区域对危岩整体稳定性的影响,可能导致计算结果与实际情况不符。基于此,文章针对高陡岩体底部压裂失稳模式,引入损伤理论,提出了考虑底部薄弱区域损伤演化的稳定性评价方法。以三峡库区左岸箭穿洞危岩为例,采用规范推荐的倾倒与滑移工况稳定性评价法和本文提出的基于损伤的底部压裂破坏稳定性评价法进行了对比计算,前者算得稳定系数分别为5.49和1.82,后者得到压剪与压张稳定系数分别为1.11和1.06,表明考虑底部薄弱区域岩体损伤的评价方法与实际情况更加相符。研究还发现当高陡危岩高度一定时,底部薄弱区域范围越小(即高占比越大),其受到的上覆荷载越大,当高占比大于10后对上覆荷载的影响明显减弱。当高占比一定时,底部薄弱区域上覆荷载增长率与危岩高度呈线性相关。研究结果可为大型岩质崩塌防灾减灾提供一种新的分析思路与参考。

四川省宜宾某公路观斗山隧道断裂成因及构造应力场分析

围岩稳定性质对隧道开挖与支护均非常重要,乃至为决定性的因素。观斗山隧道进口段开挖中不仅围岩类别与设计类别有很大差距,且持续出现左、右洞围岩差异破碎的情况。为了解其地质原因,给后续的施工及类似工程提供建议与参考,基于对已开挖掌子面的素描及对不同期次节理、裂隙产状的统计,分析观斗山地区构造应力场的演化,预测掌子面前方围岩的稳定情况,为隧道施工及超前地质预报提供参考。

沥青稳定碎石基层施工关键技术研究

结合沥青稳定碎石基层的修筑实例,对沥青稳定碎石柔性基层施工技术进行了探讨,为以后的应用推广积累了经验,从而提高沥青路面的综合路用性能。

土石坝漫顶失事模糊随机风险分析

目前极端气候频发,土石坝漫顶失事事件时有发生。本文针对超标准洪水作用下土石坝漫顶失事事件发生问题,研究了随机风险率计算的蒙特卡罗方法,筒述了其求解过程,并利用可靠度的知识,引入模糊因子来对漫顶失事的模糊随机风险进行建模分析。结果表明,该思路可行。随着超高临界值Z的增大,对降低土石坝漫顶破坏风险率的改善效果明显。从其安全判别分析方法和预测结果来看,该方法判别正确率较高,从而可以较科学地指导土石坝漫顶失事随机风险分析模型,有效减少土石坝漫顶失事事件的发生。

振冲碎石桩在地基加固中的应用

介绍了振冲碎石桩的施工方法、质量检验及在地基加固中的应用。

沥青路面对高温多年冻土区块石路基自然对流降温效应的影响

以青海共和至玉树公路K418+462处块石路基为研究对象,分析了沥青路面铺设前、后的块石层内地温、块石层底热流密度以及路基中孔地温变化过程,研究了沥青路面对块石层内自然对流降温效应的影响。结果表明:块石层内上下温差在路面铺设后明显降低,导致路面铺设后块石层中自然对流强度降低为路面铺设前的约40%;在沥青路面强吸热以及块石自然对流强度降低的影响下,冷季块石层峰值散热强度仅为路面铺设前的14%,同时造成暖季时路基吸热期延长约40d以及路基吸热峰值强度剧烈增加,最终表现为路基下伏多年冻土出现升温现象,冻土上限在路面铺设后下降约50cm。为增强块石路基在高温多年冻土区的适用性,建议尽量减少块石上部过渡层厚度,同时引入架空层来加强冷季时块石层内自然对流降温效应。