基于柱孔收缩理论的含气土盾构施工引起地表沉降研究

依托杭州地铁塘青线盾构穿越含气地层的实际工程,对柱孔收缩理论进行修正,首次提出基于柱孔收缩理论的含气地层盾构施工引起地表沉降理论计算公式,并结合实际工程参数,分析隧道埋深、开挖半径、基质吸力等因素对含气地层盾构施工引起地表沉降的影响。研究表明:柱孔收缩理论计算结果与实测数据较为吻合,能较好地反映出含气地层盾构掘进引起的地表沉降特征;与饱和土工程不同,双线盾构穿越含气地层时,先行线引起的地表沉降更大;含气土等非饱和土中基质吸力通过改变土体内摩擦角和黏聚力进而影响土体特性,但较之于土体黏聚力,土体内摩擦角的变化对盾构穿越含气地层引起地表沉降的影响更大。

圆柱孔收缩的弹塑性解及其在隧道工程中的应用

基于传统的临界状态土力学理论,借鉴Yu圆柱孔收缩弹塑性解的推导过程,给出了圆柱孔收缩问题孔压与孔径变化之间的关系.并把隧道开挖问题简化为圆柱孔收缩问题,基于Mair提出的隧道开挖引起的土体瞬时沉降的理论,给出了隧道支护压力和地表最大沉降量之间的关系.将该方法的计算结果分别与Grant的离心机试验结果和收集到的国内外的工程实测结果进行了对比分析和验证.结果说明:该计算方法准确合理,可为隧道开挖引起的短期土体变形分析提供借鉴.

圆柱孔收缩的线弹性-完全塑性解及其应用

针对隧道开挖引起的地层损失现象,将开挖过程简化为圆柱孔收缩问题,借鉴文献[1]关于圆柱孔收缩的计算方法引入临界状态土力学理论,给出了圆柱孔收缩问题的线弹性-完全塑性解析解,并结合隧道开挖的工程特点给出了地层损失比以及地表土体最大沉降与隧道支护压力之间的关系式。将该方法的计算结果与Grant的离心机试验实测结果进行了对比,并通过国内外的工程实例对该方法的计算结果进行了验证,证明计算结果准确合理,可为隧道开挖引起的土体变形分析提供借鉴。

折流板脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响

利用吹气法研究了折流板脉冲萃取柱的结构参数(板间距、柱径和板开孔率)对预测摩擦压降模型中孔收缩因子Co的影响。研究结果表明:当实验体系为硝酸溶液时,Co值随柱径、板间距和板开孔率的增加而减小;当实验体系为30％三烷基氧膦一煤油溶液且柱径不大于0．05 m时,Co值与脉冲雷诺数ReAf,和板开孔率有关,与板间距无关,而当柱径为0．1 m时,Co值与板间距和板开孔率有关,而与操作参数ReAf无关。

弹性半无限空间中矩形孔收缩的复变函数解答

随着城市建设的发展,矩形隧道的应用越来越多,但针对矩形隧道的理论研究却鲜有见闻。针对矩形隧道,建立了半无限空间矩形隧道的弹性理论计算模型,采用最小二乘迭代方法确定共形映射函数的各项系数,并将计算区域映射为复平面上的一个同心圆环;运用Muskhelishvili复变函数方法,将计算区域内的应力函数展开成为Laurant级数的形式,给定了地表零应力边界和矩形孔口径向位移边界,求得了半无限空间矩形隧道在给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同高宽比、不同泊松比、不同埋深对位移场和应力场的影响,总结了矩形隧道位移场和应力场的一般规律。结果表明:高宽比偏小、泊松比偏大、埋深偏小都会使得沉降槽不再是类高斯曲线的形状,这些参数的变化也会在不同程度上影响应力场和位移场的大小和分布。

高频件花键内孔收缩的控制方法

黄河牌162型汽车变速箱中的传动轴凸缘,材质为40钢,形状如图1所示。在φ88×40mm处高频淬火,淬硬层1～3mm,硬度HRC48～55。原来我们采用单线感应线图,工件由下而上连续加热,并喷水冷却的方法进行高频淬火,结果出现了较为严重的内孔收缩现象,其收缩量达0.20～0.30mm,用花键综合塞规检查,合格率仅为5%。

收缩式角孔通道对板式换热器内流动特性的影响与优化

本文首先介绍了收缩式角孔通道的结构和工作原理,然后,分析了其流动阻力特性、热传输特性和流动分布特性。接着,探讨了收缩式角孔通道对板式换热器内流动特性的影响,包括流动阻力的变化、热传输性能的变化和流动分布的变化。最后,提出了优化方法,包括减小流动阻力的方法、提高热传输性能的方法和改善流动分布的方法。实验设计部分将进一步验证以上研究结果。通过本文的研究,以期为板式换热器的设计和优化提供理论依据。

出/入口面积相等的收缩-扩张孔气膜冷却特性

采用一种可进行全表面测量的瞬态液晶测量技术测量了一种出口面积与入口面积相等的收缩扩张形孔的气膜冷却特性,研究了动量比(0.5,1,2,4)的影响,并与传统的出口面积小于入口面积的收缩扩张形孔的气膜冷却特性进行了对比。结果表明:收缩扩张形孔射流均完全覆盖了孔下游壁面,射流的交汇以及对涡结构使得孔中心线附近区域的冷却效率较低,而孔间区域的冷却效率较高。在上游区域,孔间区域的换热系数比相对孔中心线附近区域的较高,而在下游区域,对涡结构又使得孔间区域的换热系数比相对较低。出口-入口面积比不同的两种收缩扩张形孔的冷却效率分布规律和换热系数比分布规律都比较相似,但出口-入口面积比为1的收缩扩张形孔的冷却效率以及上游区域的换热系数比的数值都相对较低。而且出口-入口面积比为1的收缩扩张形孔的流量系数明显高于出口-入口面积比小于1的收缩扩张形孔。

出口-入口面积比对收缩扩张形孔气膜冷却特性影响的机理研究

本文选取Realizable kε-湍流模型和增强壁面函数,采用数值模拟研究了两种出口-入口面积比不同的收缩扩张形孔的气膜冷却机理。结果表明:出口-入口面积比AR变化对收缩扩张形孔气膜冷却的流场、温度场结构特点没有本质的影响,因此对冷却效率和换热系数的分布规律都没有明显影响;但AR变化对收缩扩张形孔的冷却效率和换热系数的数值影响较大:AR越大,气膜的湍流度越高,平均冷却效率越低;大AR孔形下游的流场速度相对同一动量比下的小AR孔形的流场速度较小,因此换热系数在上游较低,但在下游区域,对涡结构又增强了大AR孔形下游很大区域内的换热。

收缩式角孔通道对板式换热器流动均匀性的影响

针对传统板式换热器流道之间流量分配不均的问题,提出新型收缩式角孔通道结构。按照收缩式角孔所处位置的不同,建立入口设置、出口设置、入口和出口同时设置收缩式角孔通道的板式换热器物理模型;通过全三维数值模拟,以水为流动介质,研究具有收缩式角孔通道结构的板式换热器流量分布特性和流动均匀性;利用相对标准差对板式换热器整体流动均匀性进行评价。结果表明:传统板式换热器入口角孔通道末端存在涡流区,通过入口设置收缩式角孔通道结构有效避免了涡流区的产生,使得流场分布均匀;与传统板式换热器相比,入口设置收缩式角孔通道的板式换热器相对标准差减小16.7%~28.7%,并且随流量变化稳定。

连续收缩扩张气膜孔排冷却特性的数值模拟

为研究连续收缩扩张孔的冷却特性,在C3X静叶片上分别建立了连续收缩扩张气膜孔冷却模型、圆柱气膜孔冷却模型和展向扩张气膜孔冷却模型,连续收缩扩张气膜孔每排23个、孔间距为20mm,展向扩张孔每排19个、孔间距为24mm,圆柱孔每排19个、孔间距为24mm。同时,在叶片前部开设了一个U形冷却通道,尾部开设了一个直冷却通道,冷气通过这2个内部冷却通道进入气膜孔。利用ANSYS-ICEM商用软件对上述3种模型进行了结构化网格划分,采用ANSYSCFX商用软件和SST湍流模型进行了数值计算和分析比较,结果表明:连续收缩扩张孔的气膜冷却效率高于圆柱孔和展向扩张孔,在孔口附近和高吹风比下的优势最明显;连续收缩扩张孔使冷气射流在相邻两孔的交汇处形成了类似反肾形涡结构,该涡的强度不大,但具有良好的延续性和较大的冷气覆盖面积;复合冷却时冷气射流脱离壁面的现象更明显,孔口附近总冷却效率低于绝热冷却效率。在连续收缩扩张孔的实际应用中选择偏大的吹风比和更小的入射角可以提高气膜冷却效率。

面向新型DNA检测方法的固态纳米孔研究进展

对用于第三代DNA测序技术的固态纳米孔的研究进展进行了综述分析,指出了采用传统微加工技术进行固态纳米孔批量制作的重要性。在介绍了基于纳米孔的第三代DNA测序技术以后,分别对固态纳米孔制备和缩孔技术进行了回顾,同时简述了石墨烯纳米孔的制备方法。目前,固态纳米孔的制备方法主要有电子束加工、离子束加工和湿法刻蚀法。缩孔技术是获得亚10 nm孔的有效途径,主要的缩孔技术包括电子束方法、离子束方法、沉积法和热处理法。通过分析得出,将传统微纳加工技术与微缩孔技术相结合可实现固态纳米孔的批量制备,其具有高效率、高重复性、材料选择性好等优势,值得开展深入的研究。

考虑不同中主应力影响的柱孔卸荷缩孔效应分析

为得到考虑不同程度中主应力影响的柱孔卸荷缩孔解析解,对柱孔开挖卸荷过程中一定卸荷程度下的缩孔和塑性变形进行量化预测,采用统一强度理论(unified strength theory,UST)并引入卸荷因子和缩孔系数,推导得到无量纲化的柱孔卸荷缩孔近似解.对比不考虑中主应力影响的大应变解,给出中间主应力影响系数对孔周位移和应力的分布以及土体刚度、黏聚力、摩擦角对卸荷缩孔的具体影响,结果表明:中间主应力影响参数b越大,卸荷缩孔效应越小,其本质是b的增大使初始屈服卸荷压力降低,推迟外围峰值环向应力的出现,有助于减小孔周塑性区;b对孔周径向位移和环向应力的影响不可忽略,而孔周径向应力受其影响较小;土体刚度对卸荷缩孔关系的影响很大,刚度越大,中间主应力对卸荷缩孔的影响越小.根据无量纲化的卸荷缩孔解析解,可对某指定卸荷程度的柱孔孔径变化进行更合理的定量预测,用于指导隧道支护和开挖、桩基开挖卸荷后的承载特性以及钻井稳定性分析的具体实践.

考虑黏土结构性影响的柱孔卸荷收缩问题解析及数值验证

圆孔收缩理论是岩土开挖问题的主要分析方法之一,然而已有研究中大多未考虑土体的结构性影响。为此,采用结构性参数和结构损伤速率分别表征土体结构性强弱和损伤快慢,基于S-CLAY1S模型求解了不排水条件下各向异性天然结构性黏土中的圆柱孔卸荷收缩问题。首先推导了反映应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵,进而联立硬化法则和塑性区大变形理论,得到了关于有效应力分量、各向异性分量和结构性参数的微分方程组,并结合边界条件进行了求解;同时编写了S-CLAY1S模型的显式积分算法,通过相应的有限元数值解验证了理论解的正确性。结果表明:土体结构性对圆孔卸荷收缩过程影响显著,结构损伤使得孔周有效应力减小和超孔隙水压力增大,该现象随着土体结构性增强变得更为明显;土体抗剪强度随其结构破坏而降低,土体表现出应变软化特征,分析认为是缩孔过程中土体结构破坏引起的应力释放所致。参数分析表明结构损伤速率越大,缩孔过程中土体结构损伤效应的影响越显著。研究结果可为隧道围岩压力计算、竖井收缩变形预估以及钻孔泥浆护壁压力预测等提供理论依据。

近10年小孔扩张理论在岩土工程中的应用研究综述

总结和阐述了小孔扩张理论在孔收缩理论(典型的隧道开挖)和孔扩张理论(典型的沉桩施工、静力触探等)两个方面近年来的相关研究成果。在隧道开挖研究方面,主要从本构模型(黏弹性或黏弹塑性模型、弹塑性模型)方面展开相关介绍;在沉桩施工、静力触探等方面,主要从饱和土体和非饱和土体两个方面对扩孔问题进行了相关介绍。最后指出小孔扩张理论未来需要进行研究的方向,从而进一步完善该理论。

从动齿轮内孔超差补救方法

通过两种工艺试验证明,采用保护气氛加热入缓冷筒冷却进行收缩齿轮内孔的方法,较好地解决了从动齿轮因孔大超差报废问题,使90%的齿轮达到了产品技术要求。

考虑井帮收敛的深井冻结壁塑性设计研究

合理的冻结壁设计是冻结法成功的前提。为了研究井帮位移收敛量对冻结壁厚度设计的影响,采用柱形孔收缩理论,推导出塑性冻结壁和弹塑性未冻地层力学模型的应力、位移完全形式解,建立冻结壁厚度塑性计算公式;采用两种计算公式和数值模拟方法研究工程案例,并验证新公式的正确性;分析了水平地压、冻土的黏聚力与内摩擦角、未冻土的弹性模量与泊松比、未冻土的黏聚力与内摩擦角等参数对井帮变形和冻结壁厚度的影响规律。结果表明:对于完全塑性冻结壁、弹性地层力学模型,考虑井帮位移收敛影响与否,800 m深处冻结壁厚度相差约8.6%,井帮变形量约0.17;在预测千米表土立井井帮变形方面,新计算式具有一定的理论意义与实用价值。

铸件的微孔浸渍密封工艺

1 现代微孔密封技术概述 在目前国内的生产技术条件下,常可见到灰口铸铁或铜、铝和镁等合金浇铸的铸件存在很多孔隙。以铝合金铸件为例,铝合金溶液在冷却和凝固的时候,仅由于其液体状态向固体状态的变化,随着大约有5％的体积变化而产生收缩孔。随着进一步的凝固,混杂在溶液中的氢气释放出而产生气泡,从而形成气孔。凝固时的收缩和气体释放相关连,从而产生出管状、大型球状孔、针孔、粒界龟裂和收缩性多孔质等各种缺陷。

圆形盾构隧道开挖引起的黏土长期沉降理论解

基于Sagaseta源汇理论和Park位移边界条件,对排水条件下圆柱孔收缩问题的位移场进行半无限空间及隧道断面的椭圆变形模式修正,得到圆形盾构隧道开挖引起的土体长期沉降理论解.引用离心机试验以及位移控制模式(DCM)有限元模拟和工程实例对理论解进行对比验证.分析结果表明,对于地表长期沉降的预测,除了采用边界条件1(未修正)的理论解计算结果与试验结果偏差较大,其余三种边界条件计算结果与试验和有限元结果吻合较好,为保守建议采用边界条件2进行计算;理论解总体与实测较为一致.