基于优化宽度的基坑墙底抗隆起稳定性计算

现行规范的基坑墙底抗隆起稳定性验算采用Prandtl地基承载力计算式,假定地基基础发生双侧滑动破坏,不考虑围护体内侧土体对基坑隆起破坏的限制作用,与基坑工程实际状况不符。为考虑基坑内侧土体抗剪强度对基坑墙底抗隆起稳定性的贡献,在太沙基地基极限承载力计算式的基础上,利用优化方法求得基坑围护体单侧滑动隆起破坏的基础最小宽度,进而推导出基坑墙底抗隆起稳定性的地基承载力计算公式。计算结果表明,单向隆起破坏的稳定系数小于目前规范地基承载力计算模式的计算值,减小幅度在10%以内,偏于安全。

全煤开拓大巷煤柱宽度优化模拟研究

采用数值模拟方法对煤层开拓大巷进行煤柱宽度优化研究,分析变采动应力、变煤柱宽度下大巷稳定性(应力、变形和塑性区)。结果表明,煤柱宽度小于30 m、采动应力系数≥3.0时,开拓大巷铅直应力远高于煤柱宽度40 m时。相同采动应力系数下,大巷顶板及两帮位移均随着煤柱宽度的增大而逐渐减小,且采动应力系数越大减小量越大。采动应力系数≤2.5时,各煤柱宽度下大巷的顶板及两帮位移变化不大;采动应力系数>2.5时,大巷顶板及两帮位移在煤柱宽度40 m以后变化较小,即大巷间煤柱宽度40 m时相互影响较小。采动应力系数≤1.5时,围岩体的塑性区均处于锚杆锚索支护范围内;采动应力系数≥2.5时,塑性区超过锚杆锚索支护区域(变形量≥120 mm,塑性区分布形态呈“蝶形”)。

麻地梁矿浅埋深强采动综放工作面巷间煤柱宽度优化研究

针对浅埋深强采动综放工作面巷间留设合理煤柱宽度问题,以内蒙古麻地梁煤矿首采综放工作面巷间留设30 m大煤柱护巷工程为研究背景,综合运用地质调查、理论计算和数值模拟研究强采动综放工作面合理的巷间煤柱宽度。理论计算得出最小煤柱宽度参考值为12.6~14.7 m。采用FLAC3D数值软件模拟分析了不同巷间煤柱宽度下双巷掘进、一次采动、二次采动时煤柱及围岩中应力、塑性区和位移分布演化规律。研究表明,麻地梁煤矿浅埋深强采动综放工作面巷间合理煤柱宽度为18 m。研究成果为确定浅埋深强采动综放工作面巷间煤柱宽度提供了借鉴。

基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究

基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加而变化的规律,并据此探索了一种确定构造应力区沿空巷道合理窄煤柱宽度方法,确定该构造应力区窄煤柱宽度为6.5 m。研究发现:构造应力区采空区边缘应力集中系数减少量在背斜左翼、向斜右翼中部最为明显;处于背斜左翼、向斜右翼中心对称位置煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力曲线呈"分别相似"特征,且该特征随着煤柱宽度增加而变得明显;构造应力区窄煤柱上垂直应力峰值偏向巷道侧,且垂直应力场随着煤柱宽度增加出现明显的内、外应力场;构造应力对沿空巷道顶板水平应力的分布也有影响,煤柱宽度为4.0~8.0 m时,巷道顶板水平应力自褶曲背向斜交界处向背、向斜轴部呈递减趋势,煤柱宽度为9.0~16.0 m时,呈递增趋势;褶曲对巷道围岩变形量的影响在煤柱宽度较窄时较为明显,在煤柱宽度4.0~10.0 m时,褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量呈"分别相似"特征,煤柱宽度大于10.0 m后褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量变化特征趋于一致。

改善永磁同步电机反电势波形的磁极宽度优化方法

针对永磁同步电机(PMSM)反电势中含有大量谐波的问题,提出一种优化磁极宽度以削弱反电势中谐波、改善反电势波形的方法,使反电势波形接近正弦。对所提出优化方法从理论上分析了其谐波削弱原理。利用有限元分析对一台60 kW永磁同步电机进行了仿真,仿真结果表明,优化后电机反电势的电压波形正弦性畸变率减小了77.3%,反电势波形更接近于正弦。

露天矿山岩质边坡台阶的平台宽度优化

矿山发生局部破坏的边界条件主要是由台阶的几何特征所决定,台阶边坡几何特征主要有台阶坡面角、台阶高度、台阶的平台宽度和台阶组合4要素。在对整体边坡角优化的同时,同样需要对台阶的宽度进行优化。通过分析台阶边坡特征,计算出不同规模破坏的边界条件,进而对矿山台阶的宽度进行优化。通过对一个矿山边坡算例的优化分析,在不改变整体边坡角的前提下,对台阶宽度进行优化,可以避免某些大规模的台阶破坏可能,提高矿山边坡的稳定性。

土地整理中水平梯田田面宽度优化研究

以重庆市土地整理为例，在挖方与填方相等的奈件下，对土地整理中土坎水平梯田和石坎水平梯田在投资最小时的田面宽度进行了初步研究，结果表明：地面坡度越大，田面优化宽度越小。该地区地面坡度在5°～25°时土坎及石坎水平梯田的优化田面宽度分别为1．5—4m和4．5～11m。同时，提出了田面优化宽度的计算方法和公式，并通过算例证明了应用该公式的合理性。成果对土地整理坡改梯田田面宽度的确定有应用参考价值。

基于运输平盘宽度优化的靠帮开采与经济效益

端帮运输平盘宽度过大,导致设计的端帮边坡角小于满足稳定性要求的角度,部分煤炭资源因端帮压覆无法采出。出于提升经济效益的目的,本文提出了基于端帮运输平盘宽度优化的靠帮开采方案,并分析其成本和收益。若端帮运输平盘优化措施增加的成本小于靠帮开采的收益,则该方案合理可行。分析结果表明:通过改变挡墙与排水沟的途径,分别采用“主墙辅挡”形式和“管沟耦合排水”形式,减小了端帮运输平盘宽度共30.8 m,增加了优化措施成本520.80万元;实行靠帮开采,增加了煤炭资源的采出量373060 t,获得了2766.10万元的收益。基于端帮运输平盘宽度优化的靠帮开采方案,增加经济效益2245.30万元。由此可见,基于端帮运输平盘宽度优化的经济效益十分显著。

黄玉川矿区段煤柱宽度优化及注浆封孔研究

针对黄玉川煤矿留设尺寸过大及部分巷道局部松软破碎围岩注浆封孔困难等问题,采用理论分析及数值模拟等手段,对区段煤柱尺寸进行了优化设计,并研发了一种适用于松软破碎围岩条件的注浆封孔装置。结果表明:黄玉川煤矿区段煤柱合理留设宽度约为18m,该尺寸既能保证煤柱的护巷效果,又能较少因煤柱留设对资源的浪费;现场测试结果明确了的新型注浆封孔装置工作效果的有效性,对松软破碎围岩起到了良好的注浆封孔效果。为类似条件下区段煤柱留设及注浆封孔技术提供了参考,具有一定的理论和工程借鉴价值。

斜坡堤护面肩台宽度优化的试验研究

在港口及海岸工程中,斜坡堤是一种传统的、广为采用的结构形式。文章通过模型试验,分析了波浪作用下不同肩台宽度对斜坡堤断面的稳定性、越浪量和胸墙受力情况的影响,对斜坡堤护面肩台宽度进行了调整,达到了优化的目的。

630MW亚临界机组宽度滑压运行优化试验研究

介绍了某电厂630MW亚临界汽轮机组基于阀点滑压运行优化的试验情况,提出“宽度滑压优化”的概念,即在5个常规负荷点(535MW、473MW、410MW、347MW和300MW)基础上,增加目前省电网调度对600MW容量等级机组要求的深度调峰下限负荷点(240MW)。通过不同负荷不同运行方式下的滑压比对试验,发现高压缸效率、高排汽温等指标参数的变化规律,确定调峰范围内最优的机组运行方式,同时也获得优化后的滑压运行曲线,并给出了滑压曲线背压项修正公式。与原滑压曲线相比,优化后滑压曲线尤其在深度调峰下限负荷中的应用有效地降低了机组发电热耗率和供电煤耗率,提高了机组运行的经济性和调峰性能。

西曲矿浅埋硬顶大采高工作面煤柱宽度优化研究

为了增加采煤工作面煤炭采出率,围绕区段煤柱合理留设这一难题,以西曲矿18503工作面为原型,采用FLAC3D对该矿工作面合理区段煤柱尺寸进行了研究。通过对比分析,最终确定区段煤柱宽度为7 m,从而在保证安全生产的前提下提高采区煤炭资源回收率。

大采高回采工作面煤柱宽度优化研究

以山西某矿大采高回采工作面为工程背景,采用理论计算、数值模拟及现场工程实践等技术手段,对该矿的煤柱宽度进行优化。将原有的煤柱宽度从35m优化至25m,现场工程实践表明,25m的煤柱宽度不仅可以保证回采工作的正常进行,而且还可以大幅的增加矿井可采煤炭资源储量,为该矿高产高效创造了良好的条件。

基于PCB的盘式无铁芯永磁电机的优化设计及矢量控制策略

印制电路板(Print Circuit Board,PCB)由于其特殊的结构,在农业、工业生产和国防领域中得到广泛应用。对电机定、转子的重要参数进行研究设计,并对定子绕组有效导体宽度进行优化,建立了电机的三维有限元仿真模型,仿真结果验证了优化值的有效性与电机设计的合理性。并且针对定子绕组电感值很小导致产生较大电磁转矩脉动的问题,采用在三相绕组中串入电感的矢量控制,仿真结果证实了控制方法的可行性。

基于近场动力学的窄煤柱宽度优化研究

煤岩体具有极为复杂的非连续变形、非均质性特征,以有限元法为代表的传统数值方法难以准确描述其损伤累积、渐进破坏全过程.基于非局部近场动力学方法(Peridynamics,PD),通过重构本构力函数核函数,推导了相应的微模量函数与临界伸长率.在均匀离散模型中引入用随机预断“键”表征的非均质性,使近场动力学方法能够适用于天然非均质材料与结构的非连续变形破坏分析.以付村煤矿为例,建立了近场动力学数值计算模型,分析了不同煤柱宽度条件下巷道围岩变形、破坏规律以及煤柱破损特征.研究发现:当煤柱宽度为5 m时,巷道煤壁处于挤压变形区边缘,由于支承压力剧烈变化,巷帮变形破损严重;煤柱宽度增大至6 m和7 m时,巷道煤壁逐渐远离挤压变形区,煤柱受到采空区基本顶回转运动的影响相对减弱,巷帮变形和破损量较小;当煤柱宽度继续增大,巷道围岩将进入到应力增高区域,由于外应力场支承压力较大,巷帮变形及破损量会随之增大.综合考虑巷道围岩变形破坏、煤柱破损特征,最终确定煤柱留设宽度为7 m.本文工作表明,提出的煤岩体破损分析的近场动力学模型能够有效描述煤岩体的损伤累积和渐进破坏过程,为沿空掘巷护巷煤柱尺寸优化提供了新的计算工具.

“应力-渗流-损伤”分析下的煤柱宽度设计

大南湖一矿3#煤层上覆岩层属于Ⅳ,Ⅴ类岩层,节理裂隙发育,遇水易软化破碎。1301工作面与1303工作面的区段煤柱为18 m,导致巷道破坏严重。为探究合理的区段煤柱宽度,基于岩石损伤的"应力(stress)-渗流(seepage)-损伤(damage)"理论,采用fish语言编程对Flac3D软件计算过程中的岩石力学参数进行优化,实现软件在计算过程中水对岩石的损伤作用。在此基础上,进行富水条件下区段煤柱宽度优化"应力-渗流-损伤"分析下的数值模拟分析,揭示不同宽度煤柱内部应力演化特征、损伤区域分布以及底板渗流通道。结果表明:区段煤柱宽度在18~22 m时,煤柱内部应力为42~52 MPa,应力集中明显;煤柱下部裂隙贯通,煤柱内部弹性核范围不足高度的2倍;本区段合理煤柱宽度为26 m,下区段合理煤柱宽度为30 m,既保证安全生产又保证经济效益。并通过现场实测验证了下区段30 m煤柱的可靠性,对以后富水条件下的煤矿安全开采具有一定的指导意义。

极近距离采空区下回采巷道布置优化设计

以云冈矿极近距离采空区下81005工作面开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟的方法对比分析了下煤层不同布置方式下的煤柱应力与塑性区分布规律,得到了下煤层回采巷道布置与煤柱宽度的对应关系。研究结果为云冈矿81005工作面安全高效开采提供了指导,同时为相似条件下煤层群开采提供了借鉴。

一种无刷直流电动机齿槽转矩分数槽削弱方法

针对永磁无刷直流电动机的齿槽转矩问题,提出一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽齿槽转矩削弱方法。分析表明分数槽方法只能削弱齿槽转矩的部分谐波,针对该问题提出了一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽方法,理论分析表明该方法对齿槽转矩的各次谐波均有削弱作用。以一台8极36槽永磁无刷直流电动机为例进行有限元仿真,结果表明:采用该优化分数槽方法的齿槽转矩幅值不到整数槽方案的5%,相比优化前的分数槽方法,齿槽转矩幅值减小了64%。

Optimization of total harmonic current distortion and torque pulsation reduction in high-power induction motors using genetic algorithms

This paper presents a powerful application of genetic algorithm （GA） for the minimization of the total harmonic current distortion （THCD） in high-power induction motors fed by voltage source inverters, based on an approximate harmonic model. That is, having defined a desired fundamental output voltage, optimal pulse patterns （switching angles） are determined to produce the fundamental output voltage while minimizing the THCD. The complete results for the two cases of three and five switching instants in the first quarter period of pulse width modulation （PWM） waveform are presented. Presence of harmonics in the stator excitation leads to a pulsing-torque component. Considering the fact that if the pulsing-torques are at low frequencies, they can cause troublesome speed fluctuations, shaft fatigue, and unsatisfactory performance in the feedback control system, the 5th, 7th, 1 lth, and 13th current harmonics （in the case of five switching angles） are constrained at some pre-specified values, to mitigate the detrimental effects of low-frequency harmonics. At the same time, the THCD is optimized while the required fundamental output voltage is maintained.

大断面岩巷掘进与围岩控制技术研究

在松软围岩的条件下,如何加快大断面岩巷掘进速度并保证巷道围岩的稳定性,是矿井安全高效生产的前提条件。过理论计算和现场施工相结合,得出巷道宽度在其中起到关键性的作用,合理确定煤巷宽度对矿井安全生产具有重要意义。