不同胶粘面积钢板加气混凝土砌块粘结性能试验

针对新型地下粮仓采用钢板作为防水层、环氧结构胶粘结钢板与加气混凝土砌块作为防潮层的构造做法,分析在粮食水平侧压力及竖向摩擦力作用下该构造层的安全性与可靠性,设计3种胶粘面积分别为A、0.8A、0.5A的试件(A为单块加气混凝土砌块与钢板的接触面积),分别对其进行竖向单向加载与水平-竖向双向加载,分析3种胶粘面积及2种受力状态对钢板加气混凝土砌块构造层的荷载-位移、承载能力、粘结强度及破坏形态的影响。研究结果表明:水平荷载即仓内储粮产生的水平侧压力对界面粘结性能是有利的;试件在水平-竖向双向加载时更有利于界面的稳定;竖向单向加载作用下胶粘面积为0.5A时的理论最大储粮高度最小,且大于实际储粮高度,说明在地下粮仓设计中,当环氧结构胶粘结面积超过加气混凝土砌块与钢板接触面积的50%时,能够满足储粮荷载作用下的承载能力及粘结强度要求。研究成果可为新型地下粮仓防水防潮构造层的安全性与可靠性提供参考依据。

煤矿井下连续管钻进管柱分析及射流钻进实验

由于可连续起下钻、不间断循环等优势,连续管钻井已成为近年来发展最快的石油钻井技术之一,开发煤矿井下连续管钻进技术是煤矿实现“少人化”甚至“无人化”钻探的重要技术途径。针对该技术在煤矿井下应用存在的管柱优选、钻进方法等关键问题,提出了连续管射流定向钻进方法,根据煤矿井下钻探用泥浆泵能力和孔深设计,分析了不同管径、不同弯曲比(r0/Rb)连续管流体摩阻;采用数值模拟方法,分析了不同连续管管径与钻孔孔径比(管孔比rc)情况下近水平钻进管柱屈曲形态及与孔壁接触应力;通过旋转射流水力学参数研究和破岩效果实验,给出了最佳射流钻头参数:通过连续管射流定向钻进实验,分析了射流定向钻进造斜规律,不同流量、钻进速度与钻孔孔径的关系。结果表明:?19~?31.75 mm连续管的弯曲半径可满足煤矿坑道空间要求;连续管流体摩阻的主要影响因素为管径和流量,在井下常用泥浆泵流量200 L/min、压力31.5 MPa、钻孔深度200 m情况下,?31.75 mm连续管为最佳管柱方案;管孔比rc=0.454时,连续管与孔壁接触应力稳定,压应力呈线性变化;采用?34.5 mm/5×1.0 mm(5个孔径1.0 mm的喷嘴)喷射钻头+?40 mm液力换向器+?31.75 mm连续管钻具组合钻进,平均增倾角能力0.67 (°)/m,平均降倾角能力为0.61 (°)/m,平均增/减方位能力0.45 (°)/m;通过控制射流流量和钻进速度,钻孔直径可控制在?70 mm左右;研究成果为煤矿井下连续管钻进技术与装备的开发提供了理论基础。

摩擦摆支座在地面结构与地下结构中减震效果对比研究

结合地下结构地震反应特征,在借鉴地面结构减震设计理念基础上,分别设计了摩擦摆支座安装于结构底部和中柱顶部2种减震方案。通过建立土体与地面结构和地下结构整体二维数值模型,运用动力时程分析方法对比研究了不同减震方案对地面结构和地下结构的减震效果。研究结果表明:基底减震方案通过延长地面结构自振周期达到降低结构地震反应的减震机理并不适用于地下结构,地下结构底部安装摩擦摆支座仅能起到减小传递结构底部土层剪力的作用,但整体减震效果并不明显;在中柱顶部设置摩擦摆支座使得关键竖向支撑构件的剪力、弯矩和水平变形都大幅度地降低,因此认为该方案是一种行之有效的地下结构减震措施。

采动影响下硐室群稳定性预测研究

在受采动影响情况下,为了判断岩体内硐室群的稳定性,提出了利用概率积分法与Druck-er-Prager准则相结合的判断方法.在极坐标系统下,根据概率积分法原理,推导出岩体内任意一点的xε,εy,zε,γxy,γxz,yγz等6个变形分量;以此为基础,求出该点的最大主应变、中间应变、最小主应变,利用Drucker-Prager准则,求出应力差Δf;若Δf大于零表明该点己破坏,若小于零表明该点不受采动影响.利用自主开发的判别程序,生成离散数据,借助Grapher4.0后处理平台,生成可视化图形,进而直观地判断岩体内硐室群的应变状态是否达到破坏.工业性试验表明该方法判断岩体内硐室群受开采影响情况下具有一定的可靠性.

拉力集中型预应力土层锚杆侧摩阻力分布形态的影响因素研究

预应力锚杆已被广泛应用于基坑、隧道等地下工程,拉力集中型预应力锚杆也以其独特优势而备受青睐。但是,对于其锚固机理、承载机制的认识相对滞后。采用FLAC3D有限元软件,通过分析土层和施工参数,对锚杆承载力、预应力损失等问题进行研究。结果表明:锚杆自由段长度增加,锚固段的平均摩阻力得到显著提高,而锚杆的承载力随着锚固段长度的增加而提高,锚杆锚固段平均摩阻力却一直在减小,说明锚固段的利用率下降。

地下铲运机动态称重系统的理论研究

地下铲运机在工作过程中对铲斗物料进行自动称重,当前实际应用中多采用测量举升大臂油缸的油压来计算铲斗中物料的质量。此方案中称重精度的提高是难点,误差产生的原因包括:1)工作机构的摩擦阻尼、地面不平、称重物料重心的变化等客观原因;2)称重模型较为复杂,目前理论分析有不足之处,导致推导的称重计算公式不够精确,只能运用插值、区间测量等手段缩小误差。通过对铲运机称重的力学模型进行分析,设计适合实际应用的称重方案,对此方案推导出更加完善的称重计算公式。找到油压值随举升速度变化的规律,给予合理的理论解释,并做了大量的试验进行验证,形成一套既有理论支撑、同时可应用于工程实际的高精度的地下铲运机动态称重方案。

地下爆炸波作用下基底滑移隔震建筑-土-隧道相互作用的动力分析

采用子结构耦合法对由隧道及其周围的有限土体、远场半无限土体以及上部基底滑移隔震建筑等三部分构成的体系在隧道内发生意外爆炸时的弹塑性动力响应进行了数值分析;在基底滑移隔震分析中,提出了修正的连续摩擦力模型以取代传统的库仑摩擦力模型,避免了计算过程中跟踪啮合滑移的过渡边界从而可降低计算误差。通过与 Lysmer 透射边界法和修正阻尼透射边界法的数值结果对比分析,验证了本文方法的有效性,其数值结果揭示了在遭受地下爆炸波作用并考虑土-结构相互作用的基底滑移隔震建筑动力响应的内在规律,从而为深入的理论研究与工程实践提供了重要的依据。

基于OS-ELM的游梁式抽油机系统电动机负载扭矩的在线混合建模

由于难以掌握电动机工作效率与复杂动态负载的准确关系,游梁式抽油机系统普遍存在"大马拉小车"的现象。针对这个问题,研究负载动态变化下电动机负载扭矩的建模新方法,将"驴头"悬点载荷看作系统的负载,提出了基于OS-ELM的在线混合模型。首先根据采油工作原理,建立系统各机构的机理模型;然后针对模型中的主要不确定参数——井下摩擦力,建立基于OS-ELM的在线软测量模型,首先由历史生产数据离线训练得到初始结构,其次采用滑动窗口方法指导模型的在线更新。通过研究,井下摩擦力不再是依赖主观经验给定的定值,而是跟随系统变化的动态值,这更加符合实际生产工况。由一口生产井进行实例验证,仿真结果表明本文所提出方法是合理有效的。

闭合型地下连续墙竖向承载性状分析

研究目的:采用数值计算的方法,考虑土芯的承载作用,对闭合型地下连续墙基础的沉降特性、内外侧摩阻力、端阻力、土芯顶部反力及其荷载分担比特性进行分析和研究,并探讨基础的荷载传递特性。研究结论:闭合型地下连续墙基础呈整体沉降形式;墙内土芯中上部土体其沉降与墙身基本同步;土芯底部附近的土体以压缩变形为主;基础的竖向承载力由其沉降控制,且具有"端承摩擦墙"的承载特性;墙身内、外侧摩阻力的发挥过程和机制不同,墙身外侧土体以剪切变形为主,其外侧摩阻力由上向下发挥;而内侧摩阻力,只有当土芯底部受到足够大的反力时,土芯才会产生相对于墙壁向上的压缩变形而使其内侧摩阻力由下而上逐渐发挥出来。墙身内侧摩阻力、外侧摩阻力和端阻力存在异步发挥现象,外侧摩阻力先于端阻力发挥,而内侧摩阻力最后发挥,且内侧摩阻力沿深度具幂函数分布形式。

考虑空间变刚度的群桩设计新思路

在桩基工程界,目前普遍存在着超长桩和大直径桩极限承栽力利用不足的问题。本文提出了一种考虑空间变刚度的群桩设计新方法:改变“等桩长、等桩距、等桩径”的传统设计方法,给出新的设计方案。

回填工况下地下粮仓的摩擦力分析

为了分析回填工况下地下粮仓在地下水作用时的摩擦力变化情况,设计了3个材质为2 mm厚钢板、仓底倾角为35°,直径分别为400 mm、500 mm、600 mm的模型筒仓A、B、C,进行了两种工况的6组注水试验。试验结果表明,模型筒仓顶部位移计数据发生突变时,工况a中,模型筒仓A、B、C水位分别为41.40 mm、39.80 mm、35.00 mm;工况b中,模型筒仓A、B、C水位分别为40.60 mm、39.00 mm、33.10 mm(p<0.05)。静止阶段,模型筒仓A、B、C顶部支反力不变。上浮阶段,模型筒仓顶部支反力发生突变,工况a时,模型筒仓A、B、C水位-支反力曲线拐点水位分别为37.10 mm、27.00 mm、21.00 mm;工况b时,模型筒仓A、B、C水位分别为37.10 mm、30.05 mm、24.00 mm。由于静摩擦力的影响,模型筒仓的位移计变化滞后于支反力。静止阶段,工况a中的最大静摩擦力分别为206.17 N、316.81 N、364.16 N,均大于工况b的静摩擦力197.61 N、310.82 N、352.96 N。但其随水位的增加速度基本一致(p<0.05)。上浮阶段,工况a、b的摩擦力均迅速下降,并趋于稳定。实际工程中,考虑有利因素的地下粮仓抗浮设计,可采用上浮阶段的摩擦力设计。

基于摩擦摆支座的地铁车站减震控制参数敏感性分析

为研究摩擦摆支座参数对地铁车站结构地震响应的影响,以大开车站为研究对象,建立了三维精细化摩擦摆支座模型,开展了设置摩擦摆支座地铁车站结构的非线性动力时程分析。基于数值模拟结果,研究了摩擦摆支座滑面摩擦系数与滑面等效半径的不同组合对地铁车站结构地震响应的影响。研究发现,滑面摩擦系数与滑面等效半径的改变会明显改变地铁车站结构的地震响应,相比于滑面等效半径,滑面摩擦系数的改变对车站地震响应的影响更大。摩擦系数越小,车站中柱的地震响应越小。车站中柱的弯矩与变形随着摩擦摆支座等效半径的减小而增大,中柱剪力随等效半径的增大呈现出先减小后增大的趋势。

地质构造与井采对边坡岩移影响的试验研究

本文依据露天开采与井工开采联合开挖的实际情况,抽象出几种不同岩层赋存条件边坡下方井工开采的工程地质力学模型。通过物理模型试验,研究了边坡岩体移动规律.分析了边坡下方井采时,不同地层条件对边坡稳定性的影响。

地下水封石油洞库施工期围岩完整性参数敏感性分析

地下水封石油洞库是利用饱水岩体密封性进行石油储存的方式,保持围岩完整性对地下水封石油洞库建造具有至关重要的作用。以我国首个在建的大型不衬砌地下水封石油储备库建设项目为背景,运用弹塑性理论,在室内岩石三轴试验基础上,研究了花岗岩地层大型不衬砌地下水封石油洞库围岩完整性参数的敏感性。研究表明:采用剪胀起始点作为岩体屈服点,可进行围岩完整性分析;洞库围岩松动范围和程度对摩擦角的敏感性大于对剪胀角的敏感性;洞室中墙应力分布变化对摩擦角的敏感性大于对剪胀角的敏感性;拱顶沉降对摩擦角的敏感性要大于对剪胀角的敏感性,水平收敛对摩擦角和剪胀角均具有较强的敏感性。研究成果对地下石油洞库围岩完整性评价以及水封系统设计提供了重要依据。

多绳摩擦轮无平衡锤深井提升系统设计

随着浅层矿产资源的消耗,矿山未来开采深度必然会逐渐增加。目前我国地下矿山的平均开采深度已达到500 m,当开采深度超过1 200 m后,多绳摩擦轮提升机钢丝绳存在应力波动及尾绳缠绕、井筒气流扰动等安全问题。设计一种多绳摩擦轮无平衡锤深井提升系统,在提升高度小于2 600 m的情况下,该单套提升系统提升能力能达到百万吨以上,解决了我国今后相当长的时间内深井矿山开采面临的提升难题。

富水砂层多孔顶管施工顶力及管节摩阻力监测分析

为研究富水砂层多孔顶管施工中顶力及管节摩阻力与顶程的关系,以海口市美兰机场二期扩建场外排水顶管工程为背景,对多孔顶管顶进过程顶力及管节摩阻力进行实时监测,分析顶力及管节摩阻力随顶进距离变化规律及其影响因素。由于环境复杂因素多变,顶力全程呈大幅度上升的趋势,管节摩阻力在经过初期的高位,上升后,由于合理设置中继间、泥浆减阻技术、顶管方向控制稳定以及顶管纠偏的作用,大幅度下降进而变得平稳。同时对顶管施工从单孔到三孔的过程中,顶力及管节摩阻力的演化规律进行对比分析。

地下爆炸冲击波引起的基底滑移隔震建筑的动力响应

对埋置在土体中的圆形衬砌内发生意外爆炸引起的附近地表的滑移隔震建筑 (考虑了土 结构相互作用 )的动力响应进行了研究。在土 结构相互作用分析中 ,分别采用有限元、无穷元和集中质点体系建立了衬砌周围的有限土区、四周的无限土区以及基底滑移隔震建筑的计算模型 ;在基底滑移隔震分析中 ,提出了用连续摩擦力模型取代传统的库仑摩擦力模型 ,避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差。通过数值模拟 6层基底滑移隔震建筑在遭受地下爆炸冲击波作用且考虑土 结构相互作用所产生的动力响应 ,分析了基底滑移隔震效果以及不同隔震参数对隔震效果的影响 。

地下水对浅基础地基承载力的影响

结合国标《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)中所阐述的确定地基承载力的方法,定性的分析了在弹塑体假定条件下,地基承载力受地下水位在基底塑性区开展深度范围内变化时的影响程度,简述了地基承载力受地下水的影响程度与基底土层的粘聚力 C、土的内摩擦角Ф、及上部结构间的关系,指出地下水位在枯水期和丰水期的上下波动对地基的稳定性存在不利影响,而在实际工程设计中此影响往往容易忽视,希望设计者要根据实际情况,充分考虑到这种不利因素,保证上部结构的安全与稳定。

旋喷搅拌加劲桩桩-土摩阻力试验检测分析

通过对旋喷搅拌加劲桩桩体与土体之间摩阻力试验,得出了旋喷搅拌加劲桩高压旋喷作用使一定范围内的土体结构发生重新组合,形成一种新型的水泥-土互嵌式结构,改善了土体的力学性质,增大了周围土体的重度、黏聚力和内摩擦角,给出了桩体与地层土体之间的摩阻力计算分析方法。通过对检测数据的反演,优化了旋喷搅拌加劲桩桩土间摩阻力强度计算公式,对加劲桩支护结构设计中的取值具有重要意义。

埋地热输管线固定墩选形试验研究

为了充分利用埋地管线固定墩材料的承载能力,必须加大墩子迎土面积,且墩子的尺寸应经优化计算。本试验验证了优化设计的燕翅墩的承载能力。试验结果表明,新设计的固定墩的承载能力比原有固定墩大得多,经济效益明显。