深埋隧道软弱围岩拱顶三维渐进性塌落机制上限分析

隧道拱顶塌方是一个渐进性破坏的过程,为研究深埋隧道软弱围岩拱顶渐进性塌落特征,基于极限分析上限定理和非线性Hoek-Brown破坏准则,建立了深埋隧道三维渐进性塌落机制,推导了考虑孔隙水压力作用下的塌方全过程塌落体曲面解析解,绘制了拱顶渐进性塌落形态三维曲面图,分析了相关参数单一变化时塌落体形态特征以及不同孔隙水压力作用下各参数对塌落体重力和隧道支护力的影响规律。结果表明:表征岩体特征的无量纲参数、重度、孔隙水压力和岩体抗拉强度对渐进性塌方塌落体形态、重力和支护力有显著影响;深埋隧道围岩物理力学参数在渐进性塌方过程中逐渐减弱,主要体现为岩体强度随变形的发展逐渐衰减直至一个残余值,围岩强度的衰减情况和残余强度大小对塌落体重力和隧道支护力有一定影响。理论计算得到的隧道拱顶塌落形态与实际隧道工程F3断层破碎带隧道拱顶塌方范围基本吻合,验证了理论计算结果对预测隧道拱顶渐进性塌方塌落体范围的适用性,研究成果可为软弱围岩深埋隧道施工设计及安全防护提供理论依据。

爆破塌落触地载荷下浅埋缺陷PE HD管道力学响应分析

针对含划痕缺陷高密度聚乙烯(High-Density Polyethylene,PE-HD)管道面临爆破拆除工程中塌落物冲击问题,设计了浅埋管道落锤冲击和拉伸试验,再结合Abaqus有限元软件研究了触地载荷下含缺陷管道的力学响应,探究了不同因素下管道力学行为规律和防护措施的有效性。结果表明:冲击试验中管顶应力高于管底应力,管材在屈服后应力明显下降;硬化路面下划痕管道的最大Mises应力显著减小;当划痕深度系数为0.5时,管顶部和底部存在划痕的管道最易失效;内压在一定程度上对划痕管道有保护作用;管道在高触地速度冲击下应力集中现象更明显;对冲击下的缺陷管道进行聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyren,EPS)缓冲垫层和多级复合缓冲垫层防护后,管道最大应力分别下降40%和72%,因此建议根据工程实际情况中针对临近触地载荷下的管道选取合理的防护措施。

楼房爆破拆除塌落冲击作用下邻近地铁隧道动力响应及安全评估研究

高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程,首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析,其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型,模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况,并与现场实测结果对比分析。研究结果表明:承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s),爆破振动主频为100 Hz左右,塌落冲击振动主频为2 Hz左右,塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82~8.19 mm/s);楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力,管片环向产生4 MPa左右的动态压应力,轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力;受动态拉压循环冲击作用,管片结构若存在内部损伤或施工缺陷,可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象;现行《爆破安全规程》(GB6722—2014)确定的f<10 Hz时的10~12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险,应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。

深埋矩形隧道三维塌落机制的上限分析

深埋隧道的周围为高地应力环境,还会受到地下水的影响,故深埋隧道顶部围岩易发生塌落。论文基于极限分析上限法和非线性Mohr-Coulomb准则,在考虑地下水以孔隙水压力形式作用于隧道下,构建了隧道顶部为矩形的深埋隧道的三维塌落机制,获取矩形深埋隧道塌落范围及塌落土体重力的精确解,并得出不同参数对塌落范围和塌落土体重力的影响规律。结果表明:不同参数对塌落范围和塌落土体重力的有不同程度的影响,这些参数中,孔隙水压力的影响显著。通过与既有研究对比,证明了计算方法的合理性,对于隧道支护结构的优化设计和稳定性研究有重要意义。

高耸冷却塔原地塌落爆破工艺分析

为了研究冷却塔原地倒塌爆破工艺,采用有限元软件进行切口模拟分析,用高清摄像头对筒体及人字形立柱变形进行数据采集,针对筒体变形时间、塌落速度、切口闭合变化、筒体扭曲变形后塌落范围情况进行了详细的分析。实践结果表明:冷却塔原地塌落切口设计并不能按常规4等分平均分配,四个区域对等分配易造成整体下座不倒,第四个区域周长(最后引爆)略大第一区域四分之一,四个区域孔内延期时间分别为MS4/MS8/MS8/HS3孔外为MS2;通过有限元软件模拟筒体产生塌落趋势需要1 s,筒体的开槽口产生闭合需要3 s,筒体空中挤压扭曲触地需要6.8 s,各区域孔内延期时必须在合理时间内完成变形工作,经爆后影像分析测算与模拟时间相同,原地塌落筒体90%在池内,上部圈梁外抛出水池约6 m,对周边制氢站、循环水泵房、钢闸门等设施未造成影响;未对23 m外天然气埋管造成影响,经测量天然气管网塌落振动值仅2.095 cm/s说明原地塌落爆破技术对于触地减震起到较大作用,能有效控制筒体塌落外抛距离。

塌落冲击作用下隧道结构的动力响应研究

利用冲击动力学理论对城市高架桥塌落冲击作用对地下结构的动力响应问题进行了系统研究,在量纲分析的基础上,结合南京城西干道水西门和汉中门高架桥爆破振动工程实例,拟合出了高架桥爆破振动速度的预测公式,并拟合出了振动速度曲线,通过对比可知,水西门爆破地面振动速度比汉中门速度衰减的慢,得出表面软土覆盖层越厚地面振动衰减速度越慢.利用爆炸荷载作用下隧道管片结构的简化计算方法研究了缓冲垫层对触地振动的影响,表明减震层的设置有效降低了爆破振动,充分保护了地铁隧道的安全.

微型圆柱筒测膏体塌落度试验研究

传统测试膏体塌落度的方法都是用ASTM标准塌落筒进行的,因操作简便被广为接受使用,但该设备尾砂消耗量大的缺点对于大专院校室内试验仍然是个有待解决的问题。介绍了用自制的3个不同微型圆柱筒测试不同浓度膏体的塌落度,并结合标准塌落筒对相同条件下的膏体所测数据进行了研究。通过线性回归精度比较和误差分析,从中优选出一种最适合代替标准塌落筒来测试膏体塌落度的微型圆柱筒,并建立了两者所测试验数据之间的半经验数学模型,为今后膏体塌落度测试提供了一种更为简单实用的方法。

全尾砂膏体小型圆柱塌落度检测

探索矿山尾砂充填领域塌落度实验的小型化,研究直径和高度均为7.5 cm小型圆柱塌落度法的准确性和适用范围。基于膏体流变学原理,对物料塌落进行力学分析,建立屈服应力与塌落度关系模型,然后利用流变检测实验对塌落度结果的精度进行验证,确定圆柱法的适用范围。研究结果表明：小型圆柱法检测结果精度比标准锥桶法的精度高3.84%;泵送膏体标准塌落度15-20 cm对应小型塌落度1.5-2.3 cm,自流输送料浆标准塌落度23-27cm对应小型塌落度2.9-3.6 cm;该圆柱法的适用范围为料浆的骨料最大粒径不大于3 mm,塌落度不小于7.5 mm。小型圆柱法可作为细粒级膏体塌落度实验的一种新方法。

沌阳高架桥爆破拆除塌落引起的地面振动特征

利用实测结果分析了桥梁爆破拆除塌落引起的地面振动加速度特征,结论如下:桥梁塌落地面振动加速度峰值随距离增大而降低,竖向分量加速度峰值显著大于水平分量,随距离增大差别变小;测线1的地面振动加速度峰值频率随距离增加呈指数降低趋势,受叠加效应影响,测线2和测线3的地面振动加速度峰值频率随距离的变化规律不明显;测线1的切向振动分量的峰值频率最高,测线2次之,测线3最低;地面振动加速度持时随距离增加而变长,水平分量持时大于竖向分量;减振措施在降低爆破塌落振动峰值的同时也会降低地面振动峰值频率、延长其持时;多个桥联连续塌落产生的叠加效应使得地面振动加速度峰值增加、峰值频率降低,不利于建筑结构安全。

高层建筑物爆破拆除塌落震动的数学模型

结合工程实践 ,对高层建筑物的解体形式、撞击地面的能量和震动在介质中的传播规律等进行分析 ,把建筑物的结构特征和爆破参数联系起来 ,建立了特定条件下高层建筑物塌落震动质点振动速度的数学模型 ,该模型揭示的基本规律与工程实际吻合较好。

城市高架桥塌落冲击地铁隧道结构的动态响应及防护技术

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对城市高架桥塌落振动及其对地铁隧道结构的影响进行了系统研究,建立了适于描述桥体塌落冲击作用下地铁隧道结构动力响应的三维有限元计算模型。通过比较有、无防护条件下桥体塌落冲击隧道结构动力响应过程,得到了不同工况下典型质点单元三向振动速度及应力时程曲线变化规律。研究结果表明,与无防护措施条件下桥体塌落冲击隧道结构相比,以"钢板-橡胶轮胎"为主要形式的复合防护结构使隧道所受的振动速度、压应力和拉应力最大值分别下降了98.7%、95.6%及94.4%。实测数据与数值计算结果具有良好的一致性,隧道结构所承受的振动速度低于地铁管理部门提出的安全阈值要求,综合防护体系设计达到了预期效果。

高架桥爆破拆除塌落震动的测试与分析

为了探究现代城市爆破拆除塌落冲击产生地面震动的传播和衰减规律,对某城市大型高架桥爆破拆除塌落冲击地面振动进行了测试。根据测试数据,得到了地面振动的速度、加速度和主频率等参数,讨论了塌落震动的传播和衰减特点。基于震动衰减理论,对不同距离处的地面振动测试数据进行了计算分析,获得了不同测点处材料的阻尼系数。分析结果表明,在软土地基情况下高架桥的塌落震动主频率为几Hz左右,地面振动的衰减只与材料阻尼系数有关,材料的阻尼系数基本不随低频振动的频率变化,所得衰减规律可以为类似工程提供参考。

纳米级SiO_2颗粒流化床的塌落行为

在直径为 35mm的小型流化床中考察了纳米级SiO2 颗粒 (商品牌号R972 )的床层塌落行为 .该种经过表面改性的颗粒可以通过自团聚形成稳定、均匀的聚团散式流化 .实验证明 ,这种颗粒的床层塌落行为明显不同于普通的GeldartA类与C类颗粒 ,其塌落过程可分为恒速沉降阶段和减速压实阶段 .通过对塌落速率的分析 。

节理倾角对公路隧道围岩塌落拱影响分析

文章主要通过室内石膏块模型试验对节理间距为0.5 m的隧道围岩在节理倾角分别为0°，30°，45°，60°和90°时无支护开挖情况下围岩的塌落拱跨度、高度和塌落面积的探讨，得出了在不同节理倾角下得到的结果，并与普氏理论值进行了对比分析，发现塌落高度、塌落宽度以及塌落面积均与节理倾角呈非线性变化关系，其极小值介于45°～60°之间；同时利用离散元软件UEDC对上述工况进行二维数值分析，室内试验结果与数值分析结果一致；依据数值计算和室内试验综合分析，得到了在不同节理倾角下塌落拱高度的计算方法。

地震荷载作用下地下洞室不利地质结构塌落机制研究

目前地下结构地震动力分析主要研究围岩响应特征,对围岩中赋存的岩体结构的动力响应规律、塌落机制还缺乏深入研究。结合大岗山水电站工程地下洞室群,基于块体理论选取3种不利地质结构组合作为地下洞室群动力分析的主要结构形式,接着运用离散元程序UDEC研究两种地震动工况作用下不同不利地质结构组合切割的地下洞室围岩动力响应、变形特征以及节理的张开、滑移特征,分析开挖面附近块体的塌落机制。研究结果表明,陡倾角结构面切割形成不利地质结构对地下洞室围岩变形破坏机制影响较大;在地震荷载作用下,陡倾不利地质结构沿节理面的滑塌具有突发性,并且塌落模式随地震强度增加可能发生变化。

爆破振动与塌落触地振动特点及传播规律试验研究

基于某大型高架桥爆破工程,制作了1∶1足尺单柱模型和单跨桥梁模型,采用单柱爆破试验研究爆炸引起的振动特点及其传播规律;利用单跨梁体爆破试验研究爆炸物塌落触地引起的振动特点及其传播规律。基于试验结果的分析表明:(1)振动响应随着距离的增加而显著衰减;(2)不同位置处的振动影响程度取决于爆破距离;(3)倒塌触地振动引起的主频率接近一般结构前几阶频率,可能引起周围结构较大的动力响应;因此,在实际爆破工程中应优先考虑塌落触地振动。试验研究成果可为国内今后类似爆破工程的设计与实施提供参考。

粉煤灰掺量对预拌混凝土塌落度/扩展度经时损失的影响

随着预拌混凝土应用的普及,混凝土塌落度由于经失损失造成搅拌车不能正常卸料、泵送或密实成型的现象频频发生。本文通过试验分析了掺与未掺减水剂的粉煤灰混凝土中,粉煤灰掺量对预拌混凝土塌落度、扩展度经时损失的影响。针对运距不同,给出了混凝土拌合物不同停放时间段粉煤灰的最佳掺量,希望对实际工程有指导作用。

拆除爆破塌落振动频率预测及其回归分析

由于拆除爆破中建筑物塌落触地振动过程具有复杂性,为了得到塌落振动主频率,利用量纲分析方法,建立塌落振动主频率与建筑物质量、建筑物重心高度、震中距等主要影响参数之间的函数。通过结合东西方向现场实测数据,利用回归分析法,得到特定爆破条件下塌落振动主频率的预测公式。通过对比南北方向现场实测数据,得出减震沟能提高建筑物后座触地振动频率,同时降低后座触地振动速度。为类似拆除爆破工程主频率的预测及相关安全减震措施提供了理论和实际依据。

膏体尾矿屈服应力的塌落度试验研究

屈服应力是高浓度非牛顿膏体的关键流变参数,是膏体充填输送系统设计的基础。工程应用中采用塌落度这一经验参数评判其流动性,却无法获取准确的屈服应力参数值。通过构建圆柱和圆锥2种理论模型并利用模型与流变仪的测试结果对比,明确塌落度与屈服应力的反比例关系;通过模型计算屈服应力,在较低屈服应力,圆柱比圆锥模型计算结果准确。尾砂膏体塌落度试验表明增大塌落筒的尺寸可以提高模型计算结果的准确性。添加胶结剂的塌落度试验,因胶结剂的物理化学作用,颗粒间产生絮网结构形成悬浊液,料浆更加均质,却增加了料浆的内摩擦力,屈服应力升高。不同粗砂比的塌落度试验显示:因添加的粗颗粒降低了物料整体的比表面积,物料吸附水的能力下降,使大量水分子由吸附态转变为游离态,增强料浆的可流动性使料浆屈服应力显著降低。

金马大厦折叠爆破拆除塌落与爆破振动分析

结合大连金马大厦双向折叠爆破拆除工程实例,回归分析了大楼拆除爆破振动和塌落振动的衰减规律,得到了K值和α值。分析了振动波形的时间历程,整个波形主要有2次爆破振动和1次塌落振动。对比分析了这两种振动的速度及频率特征,结果是塌落振动比爆破振动速度更大,是对周边建(构)筑物影响的主要因素;塌落振动比爆破振动的频率更低,更易引起建(构)筑物共振,因此振速和主振频率应作为城市爆破拆除的安全判据。