极高地应力软岩隧道非对称变形机理及支护优化研究

针对极大断面公路隧道施工中出现的非对称大变形问题,考虑高地应力第一主应力与隧道轴线关系、层状软岩夹层与互层状态、掌子面软岩空间不对称、地下水等因素,基于对工程地质条件、围岩与支护结构失效及破坏特征的分析,结合岩样物理力学特性室内试验研究及地应力实测情况,探究了非对称大变形形成机理并提出针对性的支护结果优化方案。结果表明:高地应力层状软岩隧道围岩不对称变形是在岩层倾角α、最大水平主应力与隧道轴线夹角β和岩层夹角γ、围岩岩性和地下水综合作用下的大变形,围岩不对称部位由以上几种因素共同决定;当主应力σ1与隧道轴线既不垂直也不平行时,会产生挤压性偏压构造水平地应力,使隧道横断面侧向受力不对称,发生偏压性非对称大变形;通过改变锚杆的布设方式、提高超前注浆小导管的长度和刚度、喷射临时封闭、在防水板与喷射砼间增加高密度橡塑海绵板缓冲层等措施,可以有效的减少变形量,防止围岩因开挖扰动而松动和坍塌。

极高水压下微裂隙竖井井底车场硐室堵水注浆施工关键技术——以大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

为有效解决极高水压下微裂隙狭小硐室安全掘进中突水淹井的施工难题,依托大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井井底车场硐室超前堵水施工,针对竖井极高水压(7.6 MPa),地层蒙脱石含量高、可注性差,井底排水能力有限,注浆堵水难度大、要求高等特点,在钻注设备选型配套和设备拆卸吊装、极高水压防突措施、超前堵水启动和结束标准制定等方面进行现场试验研究与应用,得出以下结论:1)提出极高水压下微裂隙深大竖井井底车场超前堵水注浆“合理步距、封堵水流;由外到内、环环相扣;间隔跳孔、锁定水源;增加补孔、局部加强”的原则;2)定制大功率窄体履带式液压钻机并配置无级变速超高压低流量双液泵,满足狭小空间钻机反复拆、吊快速安全施工;3)采用溶液型的改性脲醛树脂,以2~3倍静水压力作为注浆终压,有效解决了地层可注性差的问题,达到了较好的堵水效果;4)通过原位压水试验预测前方涌水量并结合井内实际抽排能力,明确“以堵为主、限量排放”的治水原则,利用钻孔压水试验计算渗透系数并以此来制定超前注浆启动标准,以达到注浆效果的渗透系数确定堵水结束标准;5)确定注浆最优循环长度为25 m,综合施工效率达到最高。

极高水位情况下喀斯特岩溶地区钻孔灌注桩的工艺研究

云南典型的高水位喀斯特岩溶地质情况下,由于超厚圆砾层加之地下高水位,造成了工程桩的成孔和成桩均面临极大的挑战,极大概率出现难以成孔,随之而来的是勉强成孔后难以成桩或者成桩所用混凝土方量无法控制。这对工程的顺利推进造成了极大的影响,同时对工程地基工程的质量影响是非常巨大的,本文通过一种成桩工艺的实例,向此类型地质情况下的成桩工艺选择提供了一种参考。

在极高水位情况下喀斯特岩溶地区深基坑止水帷幕的工艺研究

云南典型的高水位喀斯特岩溶地质情况下,因地下存在超厚圆砾层以及超高的地下水位,高压旋喷和三轴深搅均难以形成有效的止水帷幕。本文旨在针对高压旋喷桩施工过程中水泥浆液快速流失,无法形成有强度且符合要求的旋喷桩的情况,通过本项目采用的一种止水帷幕优化方案以及旋喷桩成桩工艺的实例,向此类型地质情况下的止水帷幕的施工工艺选择提供了一种参考。

极高地应力软岩稳定性指标优先级及多因素耦合分级

极高地应力隧道工程设计施工除了考虑地质构造作用极其强烈以外,强度应力比、地下水、膨胀应力、结构面产状等因素对围岩稳定性的影响也必须考虑,同时隧道轴线与最大应力主方向夹角、隧道断面及面积、岩层厚度及倾角等因素也非常重要。以《工程岩体分级标准》为基础,提出一种极高地应力复杂软岩隧道围岩稳定性因素优先级分析思路,并采用熵权法形成多主因素耦合、次因素修正的围岩分级方法。现场实践表明分级结果与现场施工状态吻合较好,进一步对另两座隧道使用本方法进行验证。结果表明,现行规范中围岩分级因素和方法不适用极高地应力情况,且和影响因素优先级加多因素耦合修正BQ值的围岩分级方法结果相差10%左右,原因是对极高地应力软岩稳定性影响因素考虑不全面。这种围岩稳定性分级方法具有较好的适用性,且耦合时使用熵权法原理使得结果更加偏向于定量计算,减少了人为因素干扰,结果更加客观真实。

穿越环境敏感区极高桥隧比路段的高速公路隧道绿色低碳设计

随着我国高速公路路网加密和既有公路的扩容,路线走廊带建设条件更加严苛,同时不可避免地穿越环境敏感区。面对复杂的地形、地质条件和极高的桥隧比规模,隧道建设带来的洞口开挖、便道修筑、洞渣堆砌等如何在环境敏感区中实现绿色低碳尤为重要。鉴于此,以贵州剑榕高速公路第JRSJ-1标段隧道工程实体项目为例,分别对项目的桥隧协同、隧道洞口、便道规划、洞渣利用等方面的绿色低碳设计进行分析,并给出具体的实施措施。经实践验证,所提措施使用效果及环境融合效果较好,可为类似条件下的隧道工程建设提供参考。

西藏极高海拔生态搬迁安置区融入新型城镇化的路径

文章以分析极高海拔生态搬迁安置区融入新型城镇化的机理为基础,指出西藏极高海拔生态搬迁安置区融入新型城镇化的重点,通过对森布日的调研结果开展难点分析,提出在极高海拔生态搬迁安置的过程中,必须紧密结合西藏实际,锚定区域发展战略、依托重点建设项目、深耕重点难点问题,在筑牢生态安全防线的同时,有力提升西藏城镇治理体系和治理能力现代化,促进极高海拔移民融入城市生活,共享现代文明成果。

单人高压氧舱对急进极高海拔地区人员肠系膜上动脉血流动力学的影响研究

目的 :研究单人高压氧舱对急进极高海拔地区人员肠系膜上动脉(superior mesenteric artery,SMA)血流动力学的影响。方法:选取由平原地区(海拔890 m)乘车前往极高海拔地区(海拔5 130 m)的健康青年男性受试者60例,随机分为对照组、低流量氧疗组和高压氧组,每组20例。进入高原地区后,对照组不作任何干预,低流量氧疗组每日通过鼻氧管供氧方式进行1次低流量氧疗(供氧流量为2 L/min,60 min/次),高压氧组每日利用单人高压氧舱进行1次高压氧治疗(增压压力为0.25 MPa,60 min/次)。分别在急进高原后第30天、第60天、第90天通过彩色多普勒超声诊断仪测量并比较3组受试者SMA主干及其1、2级分支动脉的收缩期峰值血流速度(peak systolic velocity,PSV)、阻力指数(resistance index,RI)和搏动指数(pulsation index,PI)。采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果:急进高原30 d时,3组受试者SMA及其1、2级分支动脉PSV、RI、PI差异无统计学意义(P>0.05)。急进高原60 d时,对照组SMA及其1、2级分支动脉PSV显著高于低流量氧疗组与高压氧组,差异有统计学意义(P<0.05);低流量氧疗组与高压氧组SMA及其1、2级分支动脉PSV差异无统计学意义(P>0.05);3组间SMA及其1、2级分支动脉RI、PI差异无统计学意义(P>0.05)。急进高原90 d时,对照组SMA及其1、2级分支动脉PSV、RI、PI显著高于低流量氧疗组与高压氧组,差异有统计学意义(P<0.05);低流量氧疗组SMA及其1、2级分支动脉PSV显著高于高压氧组,差异有统计学意义(P<0.05),但2组间SMA及其1、2级分支动脉RI、PI差异无统计学意义(P>0.05)。结论:单人高压氧舱可显著改善机体因高原氧分压降低引起的SMA血流状态变化,对急进高原人员预防缺血性肠病的发生具有积极意义。

金融资本对西藏极高海拔生态搬迁移民生计策略的影响——基于可持续生计理论

为了研究西藏生态搬迁移民可持续生计状况,基于可持续生计理论视角,采用无序多元probit回归模型分析的方法对西藏自治区山南市森布日安置点524位移民的生计状况进行研究,分析其金融资本对生计策略的影响。结果表明,贷款难易程度、借钱难易程度及今年收入三个方面的金融资本对移民选择混合型生计策略具有显著影响。

西藏极高海拔地区生态搬迁安置区源网荷储系统设计方案

“源-网-荷-储”互动调控可通过源源互补、源荷互动等形式,结合电源侧不同类型间的协调互补特性、柔性负荷的灵活可调节特性和储能资源的充放电特性等,大大提高了新能源的主动消纳能力。以西藏某极高海拔地区生态搬迁安置区为例,研究源网荷储系统设计方案,解决安置区居民冬季采暖困难实际问题,提升新能源发电比例,推动当地可持续发展。

极高真空电离规的校准实验研究

介绍了2支反磁控型冷阴极极高真空电离规和1支热阴极极高真空电离规的校准实验研究结果。实验设备是一台极高真空校准装置,实验范围为10^(-9)～10^(-1)Pa,实验气体为N_2。实验结果表明,尽管2次校准结果的重复性较好,但就单次校准结果来看,每个规的灵敏度(修正因子)的最大值和最小值之间的偏差较大。因此,极高真空电离规要得到准确的测量结果,对其进行精确校准是非常必要的。

太赫兹极高分辨力雷达成像试验研究

给出了一种载频0.14 THz、带宽5 GHz的极高分辨力太赫兹雷达成像系统样机。系统采用Ka波段毫米波信号二倍频后作为样机收发链路的谐波混频本振,以线性调频连续波信号作为发射信号,接收时采用去斜接收。利用该太赫兹雷达进行了成像试验并得到了1维距离像与逆合成孔径雷达(ISAR)成像结果。结果表明,THz雷达样机实现了3 cm的高分辨力,其ISAR像清晰,反映了目标的细微特征。

超高/极高真空校准装置的研制

超高/极高真空校准装置由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统和供气系统四部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气,在XHV校准室获得了10-10Pa的极高真空;提出了分流法校准真空规的方法,使校准下限延伸到10-10Pa;利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性,使用惰性气体校准时,减小了校准下限的不确定度;提出了采用线性真空计测量激光小孔分子流流导的方法,减小了小孔流导的测量不确定度。校准装置复合了分流法、压力衰减法和直接测量法对真空规进行校准,压力校准范围为10-1Pa^10-10Pa,合成标准不确定度为0.41%~3.5%。

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。

极高真空环境下软金属刀口密封研究

密封是保证航天器发射、运行可靠性及寿命的关键环节之一,随着月球及深空探测技术发展需求,迫切需要解决在极高真空环境下设备的密封技术。本文根据空间环境的适应要求,研制设计一种采用软金属合金作为填料,多层密封材料配合的密封技术。对照空间环境密封漏率指标要求,对密封材料种类、成分配比、微观结构、刀口和预紧力等关键参数进行了分析和实验研究,在高真空条件下通过实验测试了软金属材料密封装置漏率情况和温度环境的稳定性。实验结果表明,软金属材料和基体材料匹配良好,刀口结构密封装置在高真空环境下的漏率小于5×10-11 Pa·m3/s,高低温度循环后漏率稳定,可以满足未来航天器在极高真空环境下的长期稳定可靠密封使用要求。

极高应力条件下岩体开挖面应力测量方法研究

鉴于现有几种应力测量方法在极高应力(岩体应力与强度比/Rc>0.5)环境下的局限性,提出基于部分恢复变形的切缝解除法测量极高应力条件下岩体表面应力,并从理论模型上说明其确定极高应力的可行性。应用该方法对锦屏二级水电站科研试验洞开展实测研究,实测得到的最大应力可达80 MPa。该方法在测量过程中既不需获取完整岩芯,又不需要超高压力设备。测试设备轻便、操作简单,测量快速,适合于极高应力条件下表面应力测量,可为洞室岩爆防治、支护以及边坡治理提供实测地应力资料。

分流法超高/极高真空校准装置性能研究

分流法超高/极高真空校准装置由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统三部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气在XHV校准室获得了10-10 Pa的极高真空;采用的分流法真空规校准方法,使压力校准下限延伸到了10-10 Pa;利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性,使用惰性气体校准时,减小了校准下限的不确定度;校准装置的校准范围为(10-4～10-10)Pa,合成标准不确定度为1.5%～3.5%。

超高/极高真空校准研究进展

本文概述了在超高/极高真空校准方面的研究进展。介绍了采用分子束法、压力衰减法、流导调制法以及分流法校准超高/极高真空规的原理、校准系统的结构及性能,并分析了它们的优缺点。从中可以看出,近年来随着真空材料处理技术、容器内表面处理技术和真空获得技术的进展,在10-10Pa^10-8Pa压力范围的超高/极高真空校准技术也取得了可喜的进展,校准系统的研制、维护成本日趋低廉,校准方法更为简单,校准结果更为准确。

极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡

气候变化背景下,全球可再生能源发电量占比持续增长,以低容量系数的风/光发电作为电量主体(电量渗透率超过50%)的极高比例可再生能源电力系统成为未来蓝图。但是,剧烈的发电波动将导致失负荷与弃电双重风险凸显,系统的灵活性供需平衡至关重要且更加复杂。文中提出面向极高比例可再生能源电力系统的新型灵活性供需平衡分析体系。首先,分析了极高比例可再生能源电力系统的主要结构特点和运行特点;然后,研究了极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡的基本原理和关键挑战;最后,指出了灵活性供需平衡评价、灵活性供需平衡模拟计算、兼顾不同天气过程的模拟场景构建是值得关注的3个关键问题,并针对性地提出了结合空间相关性建模和元件状态时序连接关系的概率化评估方法、考虑灵活性不足风险的长时序滚动模拟方法以及基于极值理论的天气场景构建方法等解决思路。

极高分辨变包含角平面光栅单色器关键技术及检测方法研究

变包含角平面光栅单色器具有分辨率高和光通量高等优点,被广泛应用于各科研领域,并且随着相关领域研究的不断深入,迫切需要提高其光谱分辨率,以满足使用需求。为研究探索极高分辨率变包含角平面光栅单色器,结合上海同步辐射光源光束线,重点研究影响单色器分辨率的关键因素;对单色器光学元件表面热负载进行分析,设计冷却系统,降低热负载产生的影响;研究变包含角平面光栅单色器转角精度等检测方法。结果表明,根据推导出的变包含角平面光栅单色器光学放大倍数与单色器分辨率的关系式,达到优选极高分辨率工作模式的目的;加入冷却系统后,单色器前置平面镜因受热负载影响而产生的最大斜率误差由8.1μrad降到3.1μrad;设计可应用于变包含角光栅单色器分辨率达5×10~4的转角精度检测方法,检测精度可达0.026″。该研究将为第三代同步辐射光源中建造极高分辨变包含角单色器提供帮助。