锡冶炼顶吹炉炉衬损耗因素分析及应用

针对锡顶吹炉炉衬寿命短、炉衬损耗区域不均衡的问题,分析了锡冶炼生产实践中炉衬的热应力变化、熔渣化学侵蚀及机械冲刷等影响因素,采取了相应措施,使顶吹炉炉衬寿命提升了14.2%,炉衬耐火材料利用率提高了14.2%,炉衬残余厚度差值由207 mm降低至59 mm。

浅埋偏压隧道钢拱架应力分布及变化规律与合理二衬时机研究

依托北京市密云区西统路小西库隧道浅埋偏压段工程,通过理论分析、数值模拟以及围岩监测、量测技术对该隧道钢拱架在不同施工阶段下不同部位应力变化情况进行了研究,得出了钢拱架应力分布及变化规律,获得了满足软弱围岩大断面隧道围岩位移的“空间效应”和“时间效应”的钢拱架拱顶下沉及周边收敛条件下的合理二衬时机,通过比对验证确定了最佳二衬时机,为浅埋偏压软弱围岩隧道及类似工程研究提供了借鉴。

基于位移反分析方法的隧道衬砌最早施作时机研究

衬砌的施作时机关系到隧道工程的施工安全和长期稳定性,目前大多通过施工监控量测的极限位移和变形速率来判断围岩的稳定性,从而确定衬砌的施作时机,但这种方式缺乏合理的理论依据。为了研究衬砌的合理施作时机,结合某新建铁路隧道工程,考虑衬砌对围岩和初期支护的约束作用,提出一种基于位移反分析法的衬砌最早施作时机确定方法。首先,基于初期支护的变形监测数据进行变形曲线拟合,确定初期支护的剩余变形;其次,利用位移反分析法,由初期支护的剩余变形反分析对应的围岩应力场,进而将该围岩应力场作用在初期支护和衬砌上进行正分析求解衬砌应力;最后,以容许拉应力和抗剪安全系数作为判定指标综合评价衬砌的安全性,确定隧道衬砌最早施作时机。研究结果表明:1)依托工程初期支护的剩余变形随着时间的增长逐渐减小,初期支护闭合10 d内,其剩余变形递减速率较大而后逐渐减小;2)该工程可施作衬砌的最早时间为初期支护闭合后39 d;3)依据衬砌的实际施作时间(初期支护闭合后100 d),衬砌截面内力的监测结果与反分析计算结果基本一致;4)通过初期支护的剩余变形反分析对应围岩应力场,进而正分析衬砌应力,确定衬砌可施作时机的方法是可行的。

考虑温湿场耦合应力的衬砌湿养护最短时间确定

混凝土衬砌的湿养护是决定结构安全的关键因素。采用有限元法对大型衬砌结构进行建模求解,获得了衬砌结构浇筑过程中两种主要应力(温度应力和干缩应力)的极值位置和方向。基于简易温湿场耦合应力计算方法,结合混凝土允许抗拉强度变化趋势,明确了衬砌结构湿养护最短时间。研究结果表明:干缩应力对衬砌结构危害程度要远大于温度应力;对于薄壁混凝土结构,通过湿养护可以延后衬砌浇筑中耦合应力极值出现时间,降低衬砌开裂风险;在考虑温度应力的作用下,明确薄壁混凝土结构最短养护时间是防止干缩裂缝出现的关键。

基于倾斜管实验的膏体自流输送规律

采用自制的倾斜管实验装置,利用4因素6水平均匀设计方案,通过回归分析得到各因素对膏体料浆流变参数的影响规律;从充填倍线角度出发,分析膏体料浆流变参数和自流输送的规律,并建立最大允许充填倍线与流变参数模型。针对云南某铅锌矿实际充填情况,得到料浆质量分数为77%~80%时,其最大允许充填倍线分别为10.83、6.49、5.00和4.12,此结果能为井下不同位置采空区选择不同质量分数的膏体料浆提供理论依据。

偏压荷载下地铁隧道变形特征及预测研究

以某市地铁区间隧道为研究对象,使用FLAC3D软件模拟分析了桥梁基础下浅埋暗挖法施工过程中,地铁隧道周边土体的变形和衬砌应力分布情况;同时建立了隧道拱顶沉降值的时间序列模型,并预测了拱顶沉降的变化趋势。结果表明:由于上部桥梁基础偏压和土体强度较低的影响,在开挖完成后隧道的右侧地层出现了较大的变形;同时在隧道初次衬砌两侧边墙的中部也出现了较大的应力值,对于这些隧道部位可采用锚杆注浆加固或采用钢支撑进行加强支护,以确保施工过程安全可靠;另一方面,基于ARMA模型的时间序列分析法可以较好地模拟隧道结构的复杂变形,为科学分析隧道变形特点和较准确地预测变形进行了有益的探索。

岩体流变情况下隧道合理支护时机的数值模拟

以广梧高速公路牛车顶隧道为工程背景,探讨岩体流变情况下隧道二衬支护时机确定的理论和数值计算方法。对比理论方法预测拱顶下沉时程曲线与现场实测结果,建立数值计算模型,分析隧道围岩应力释放系数对围岩稳定性的影响表明,理论方法预测拱顶下沉时程曲线与现场实测表现出相同的发展规律,并且二者得到的二衬支护时间基本相同,验证了理论方法的正确性。围岩应力随着掌子面推进而不断释放,III级围岩应力释放比较缓慢,空间效应比较明显;当开挖释放应力系数大于或等于60%时,整个围岩的松动区都大于锚喷加固范围,最终确定出二衬的合理支护时机,为工程实践提供参考。

2种应力波信号增强方式在预应力锚杆(索)锚固质量检测中的适用性研究

由于随着锚杆(索)长度的增长,采用应力波法在端头接收到判别锚固体质量(锚杆(索)长度和锚固体断面变化处位置)的脉冲信号越弱,为了使此法同样适用于较长锚杆(索)的锚固质量检测,需增强端头接收到的应力波信号,为此,选择2种应力波信号增强方式(第1种为端头发射脉冲信号底端放大,第2种为端头和底端同时发射脉冲信号),然后,以锚杆(索)和注浆体组成的复合体计算应力波传播速度,并考虑应力波随传播时间呈对数螺旋衰减规律,采用特征线法计算得到简便判别锚固体质量的应力波信号时间和在端头接收到底端和锚固体断面变化处的应力波信号的速度,研究均匀断面全长注浆型、存在自由段非全长注浆型和存在缺陷段全长注浆型这3种特殊锚固体算例。研究结果表明:除锚固体断面变化处的位置离端头较近外,第2种信号增强方式均有适合简便判断锚固体质量的脉冲信号时间,而第1种信号增强方式仅在锚固体断面变化处的位置离端头较远时才存在;采用第2种信号增强方式时,在端头接收到反映锚杆(索)长度和锚固体断面变化处位置的脉冲信号均为端头或底端脉冲信号经各断面变化处传播到端头所用时间最短的信号,故所采集的脉冲信号均强于第1种信号增强方式所获得的信号;由于第2种信号增强方式存在1对相向传播的应力波信号,且各信号均能反映锚固体质量信息,故在实际操作中,需利用端头和底端发射不同频率的应力波信号加以区分。

蠕变围岩隧道的二衬支护时间研究

采用粘弹性方法对隧道施工过程中的力学动态进行了时间效应分析,探讨了二衬支护时间对围岩位移、初衬应力、二衬应力的影响,得出了Ⅴ级围岩隧道的二衬在开挖完60 d内施作较为合理的结论。

基于特征线法的锚杆(索)锚固质量应力波检测方法

将由锚杆(索)和外围注浆体组成的锚固体等效成一维弹性杆件,采用应力波特征线法,并根据应力波在突变断面处的入射、反射和透射关系以及初始与边界条件,得到应力波传播过程中的应力和速度。通过计算锚固体的复合弹性模量和质量密度以获得应力波在其传播的波速,并按传播时间的对数螺旋衰减规律对求得的应力波应力和速度进行修正。考虑均匀断面全长注浆型、存在自由段非全长注浆型和存在缺陷段全长注浆型这3种锚固体,及由端头发射端头接收和底端发射端头接收2种应力波信号处理方式,得到简便判断锚固体断面变化处位置和锚杆(索)长度所需的脉冲信号时间,并推导出由锚固体断面变化处和底端反射(或透射)回的应力波的速度计算公式。在算例中,研究脉冲信号时间、应力波衰减系数、外围注浆体的混凝土强度等级、锚杆(索)自由段和锚固段交界面位置及缺陷段注浆饱满度对应力波法检测锚固体质量的影响,同时,分析实测锚杆(索)长度误差影响因素。研究结果表明:满足简便判断锚固体质量的脉冲信号时间范围很小;锚固体外围注浆体的混凝土强度等级对端头接收到的应力波的速度信号影响较小;锚固体断面变化处仅对由该位置反射回的应力波的速度信号有一定影响;缺陷段的饱满度越低,经缺陷段和锚固段交界面处反射后在端头接收到的应力波的速度信号越强,而由底端反射(或透射)回的应力波的速度信号越弱;缺陷段的饱满度对实测锚杆(索)的长度影响较大。

模板材质和拆模时间对衬砌混凝土应力的影响

以溪洛渡水电站无压泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算1 m厚衬砌混凝土的温度与温度应力,分析了不同模板材质和拆模时间多方案温度应力变化发展规律,提出了有效减少温度裂缝发生的合理建议,可供类似隧洞工程衬砌混凝土的温控设计与施工参考。

地铁列车移动荷载作用下地基土的动应力响应

为了通过室内试验研究交通荷载引起的主应力轴旋转对土体循环特性的影响,以单个移动荷载和两个相邻转向架列车荷载为例,分析了土体中各项应力的时程曲线和主应力轴旋转的过程。

基于实时应力的输电线路覆冰故障率模型

实时应力越限是输电线路覆冰故障的本质原因,提出一种基于实时应力的输电线路覆冰故障率模型。在现有力学分析过程的基础上引入实时应力计算,搭建悬挂点等高和不等高的实时应力数学模型;在温度、风速、覆冰厚度实时变化的情况下,基于实时应力计算出输电线路覆冰故障率,并与常规方法计算结果进行比较,计算结果表明:该模型计算结果更为准确。

深井沿空掘巷工作面侧向煤体应力及变形在线监测与合理滞后时间研究

合理滞后掘巷时间的确定是从根本上使沿空掘巷免受工作面剧烈采动影响的关键。以孔庄煤矿7432工作面的地质和开采技术条件为研究背景,采用由一束-多线-多点(应力及变形)传感器组成的红外采集观测系统,就7432工作面运输巷侧向煤体在本工作面采动前后(尤其是采动后)的应力及变形量(位移)变化规律进行长期连续在线监测。监测结果表明,工作面回采后基本顶回转下沉直至触矸稳定的时间至少为5个月,此即沿空巷道掘巷的最佳滞后时间。

济南地铁R1线下穿高铁盾构隧道管片结构应力监测分析

针对济南地铁R1线下穿高铁施工,文章在下穿京沪高铁段盾构隧道采用振弦式系列钢筋计和应变计等传感器进行现场盾构管片的结构受力和变形长期健康监测。通过现场监测数据进行ARIMA建模分析,获取施工过程中管片钢筋应力和混凝土应变演化规律,验证了该监测系统获取数据的可靠性和稳定性。得到如下结论:(1)五个传感器监测数据的时间序列随着时间的推移均表现出一定趋势,并伴有一定的随机波动性,且都是非平稳的时间序列;(2)传感器时间序列的变化幅度不大,532环环向外侧钢筋应力单月降幅大约为1.5 kN,而其内侧钢筋应力单月降幅约4 kN;532环纵向外侧钢筋应力单月降幅约3.6 kN,而其内侧钢筋应力单月降幅约1.8 kN;混凝土应变为压应变,且随着工程的进行而逐渐增大,单月的应变增加量约为80με;(3)五个原始序列进行一阶差分平稳化处理后,由非平稳时间序列转化为了平稳时间序列;(4)环向内侧和纵向内侧钢筋应力时间序列同时表现出了自相关性和偏相关性,尤其是环向内侧应力时间序列表现出了显著的偏相关性,而混凝土应变时间序列具有一定的自相关性;(5)济南地铁R1线盾构下穿高铁施工管片受力变形整体较稳定。

高速动车组转向架构架动应力特征研究

针对动车组转向架构架在不同服役条件下的结构可靠性问题,开展基于线路跟踪实测数据的转向架构架动应力特征研究。首先基于构架实际线路跟踪测试数据对构架进行疲劳强度评估;在此基础上,分析不同工况下构架的动应力特征,进而研究构架动应力主频来源以及不同速度级和线路条件等因素对构架动应力的影响。结果表明:进出站工况下,构架在道岔区段产生较大的应力,且存在频率范围较宽的高能量振动,匀速工况下构架应力主频分别对应周期性激扰频率;构架各测点等效应力幅值随速度等级提高而增大,其中横侧梁连接区域测点增大程度在37%以上;构架在京广线上的动应力水平高于京沪线,且部分路段损伤值存在明显较大的现象;随着曲线半径增大,各测点等效应力整体呈减小趋势。研究结果可为构架的优化设计及疲劳强度分析提供一定理论参考。

考虑温度荷载作用的白鹤滩隧洞衬砌拆模时间研究

大型隧洞衬砌拆模时间对于工程施工进度、工程造价和工程质量都有重要影响。实际工程施工过程中,根据顶拱衬砌结构特点,考虑混凝土强度增长及施工质量控制要求,衬砌拆模时间一般为12~36 h,与有关混凝土施工规范的时间要求有差距。以白鹤滩泄洪洞上平段衬砌为研究对象,根据混凝土早期温度应力变化特点,提出隧洞顶拱衬砌拆模时间需综合考虑混凝土强度增长及温度应力的共同作用,以拆模时间24 h为宜,并需在拆模后加强衬砌混凝土的保湿养护。