富水卵石层冻结法施工联络通道突发涌水应急处置及分析

人工地层冻结技术已成为地铁联络通道施工的核心工法之一,其具有封水性好、环境影响小、可控性强、适用范围广等优点。地下水高速渗流引起冻结壁交圈时间延后,平均温度和有效厚度不及预期,进而造成涌水、涌砂事故,严重制约冻结工程的顺利推进。本文主要介绍了北京地铁某联络通道冻结施工过程中突发的涌水过程及处置措施,分析了险情发生的原因,采用纵向测温法查明了冻结壁的“开窗”位置,总结了抢险成功的经验,以期为在联络通道冻结施工过程中发生类似涌水事故的处置方法提供参考。

变压器接地故障励磁涌流快速识别方案及验证

为了提高变压器接地故障识别能力,设计一种励磁涌流快速识别方法。该方法利用最小二乘矩阵算法准确提取电流分量,构建电流能量信息熵模型,完成励磁涌流与短路电流精确分类效果。研究结果表明:当变压器中形成励磁涌流后,采用差流算法得到的H值更大,基波与非周期分量减弱。短路导致非周期分量明显增大,最小能够降低至0。获得了明显故障信号组成的波形曲线,能够实现短路故障的高效识别。该方案通过深入探讨波形频域数据得到各个工况下的故障信息与扰动变化参数,相对二次谐波制动方式具备更大优势,能够充分优化差动保护动作的控制性能。

干河泵站地下厂房岩溶涌水量计算及防渗设计

干河泵站枢纽地处岩溶山区,岩溶发育,岩体内赋水介质以裂隙型为主、间夹管道型,具有明显的不均匀性,泵站地下厂房埋深大且位于地下水位以下,厂房区岩溶涌突水预测及防渗处理值得认真研究。本文通过计算地下厂房岩溶涌水量,评判施工期岩溶涌突水风险等级,并针对厂房区岩溶及围岩透水性特征,提出合理可行的防渗设计方案,取得了良好的灌浆效果,可以为类似工程提供参考。

地铁隧道涌水涌砂灾害特征及灾变模式分析

为了探究地铁施工阶段隧道涌水涌砂灾害特征及灾变模式,统计中国2002—2019年的典型地铁隧道涌水涌砂灾害案例,从灾害发生特征、孕灾环境、致灾因素等方面分析灾害特征.结合灾害源的赋存环境、成因和形态以及工程条件,将地铁隧道涌水涌砂致灾构造划分为3类(12型),即大型不良地质体(断层及软弱破碎区型、岩溶及地下河型、层间裂隙带型、风化深槽型、侵入岩脉型、水下含水砂层型)、含水砂层和软土地层(上覆/侵入软土型、上软下硬复合地层型、富水砂层型、空洞/水囊及淤泥型)、人工地下富水空间(地下输水管线型、充水废弃矿巷及防空洞型).基于土体失稳破坏力学特性,提出3种典型土质围岩地铁隧道涌水涌砂灾变模式,即滑移失效型、破断失效型、渗透失效型.

高压内置型高阻抗变压器励磁涌流特性分析及工程计算

提出了一种兼顾剩磁和励磁电感非线性变化情况的高压内置型高阻抗变压器励磁涌流计算方案。构建了高压内置型高阻抗变压器励磁涌流模型,深入剖析了其幅值、衰减以及谐波特性。搭建符合工程实际的高压内置型高阻抗变压器仿真系统,探究了该变压器励磁涌流模型及其特点,提出了能够迅速且有效计算励磁涌流的仿真及工程计算方法,并依据现场录波图的波形对仿真和工程计算方法的峰值及衰减时间进行验证。全面探讨并总结了在诸多因素影响下高压内置型高阻抗变压器的励磁涌流特性,为投运策略及保护整定优化提供了一定的参考依据。

基于正态云模型-突变理论的富水岩溶隧道突涌水风险评价实验

为解决隧道突涌水风险性评估结果模糊、评价指标定量化较差、评价主观性较强等问题,建立了突涌水风险评价体系与评价标准,将正态云模型理论与突变理论相结合,在层次分析法与熵权法基础上优化了风险评价体系。以阳宗隧道典型区段为例,应用该方法对所选5个典型标段进行突涌水风险评价实验,并与现场实际开挖情况进行了比对。结果表明,基于正态云模型-突变理论的隧道突涌水风险评价实验结果准确,且与隧道实际开挖情况相符,是富水岩溶隧道突涌水评价的一种新的实验方法。

河湖水系连通对城市河道生态修复水动力作用效果——以猎德涌为例

为探讨河湖水系连通对再生水补给型城市河道生态修复水动力作用效果,以猎德涌为例,采用四级架构建立河湖水动力和污染物输移数学模型,分析“水系连通-调蓄-水质”驱动响应规律。研究显示,猎德涌河床平均坡降达到1.95‰,具有典型山溪性河道特征;猎德涌口水闸调度主要影响闸前约1/3长度河道的水深,中、上游河段水深主要受上游补水流量控制;因此,上游补水流量恒定时,水面率和湿周率变化主要集中在下游1/3河段内。水系连通后,人工湖的调蓄能力可维持猎德涌当前补水流量时长约20.1 h,并将污染物滞留于人工湖内约3.2 d,进入猎德涌的污染物经过约10 d后抵达涌口,可有效缓解长虹湖泵站直接补水带来的生态冲击。结果表明,通过水系连通优化再生水补给型城市河道的水动力条件,可显著改善河道水质及水生生物栖息地环境,从而促进生态修复。

钱营孜煤矿W3233工作面涌水动态演化特征及影响因素分析

在煤矿开采规模、强度以及深度不断增加的背景下,矿井所面临的水文地质条件呈现多样性,工作面涌水动态演化特征及影响因素也变得更为复杂。以钱营孜煤矿褶曲和断层构造较发育的W3233工作面为研究对象,采用影响因素分析、三维地震勘探方法,探讨了采动影响下工作面涌水动态演化特征,并对矿井水位动态影响因素进行分析。矿井水位动态影响因素主要存在自然因素与人为因素两大类,自然因素包括了地质因素和地表因素,通过构建含水层水位影响因素层次结构体系,利用层次分析法计算出各影响因素的影响权重,其中地质构造、矿井疏放水、注浆治理分别为0.3543,0.2867,0.1433。

变压器励磁涌流及其识别方法解析

电力变压器作为电力系统中的重要设备,能否正确、稳定运行直接关系着整个电力系统的供电可靠性。但当变压器空载合闸、区外故障切除电压恢复时,由于变压器的感性特征,会产生较大的励磁涌流,励磁涌流可能会使继电保护装置误动作造成变压器跳闸,影响电网的安全可靠运行。

电涌保护器对电源系统干扰的影响分析

介绍电源系统干扰的概念、干扰类型、干扰特性,尤其是雷击电涌和操作过电压干扰;分析电涌保护器(SPD)对电源系统干扰的响应情况;指出应利用SPD对电源系统干扰的响应以提供对设备的保护。

富水裂隙围岩隧道涌水量计算方法与规律分析

富水裂隙区隧道涌水量预测精度较差,涌水问题尚未得到较好的解决。针对此问题,视裂隙围岩及注浆区为非均质各向异性介质,初期支护及二次支护结构为均质各向同性介质,构建了裂隙围岩下隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论及流体质量守恒定律推导了富水裂隙区隧道涌水量计算公式。通过退化分析及案例工程现场实测数据验证了构建富水裂隙区隧道涌水简化计算模型的合理性及涌水量计算式求解的正确性,最后基于解析解揭示了各特征参数对富水裂隙区隧道涌水的影响规律,探讨了富水裂隙区隧道涌水机制。结果表明:理论计算值与现场实测值最大相对误差为8.1%,验证了构建模型的合理性及公式推导的正确性;隧道涌水量随裂隙最大宽度的增加而增大,受堵水结构的联合制约,两者近似呈线性关系;注浆区厚度与隧道半径比值在2倍以内时,隧道涌水量受注浆区厚度的影响显著;富水裂隙区隧道涌水受裂隙分布规律及支护结构的制约,应重视对裂隙分布的调查。

骨架颗粒组成对散粒土管涌规律影响的试验研究

利用改进的渗透装置试验研究了细颗粒(0.075~1 mm)含量相同时骨架颗粒组成含量不同对散粒土的管涌发生临界条件以及颗粒侵蚀流失规律的影响,结果表明:不同颗粒级配的试样在管涌发生前,水力梯度与渗流速度呈线性关系,基本符合达西定律;骨架颗粒1~2、2~3、3~5 mm 3个粒径段对管涌发展起到了阻碍作用,其中1~2 mm粒径段颗粒对管涌孔隙的堵塞作用强于另外两个粒径段颗粒;对于不同级配的骨架颗粒,其不均匀系数越大,试样的下限临界水力梯度值就越大,细颗粒越不易起动,发生管涌的时间越晚,而不同级配的骨架颗粒对试样的上限临界水力梯度影响较小。

复合型离层水突涌机理研究及防治对策

针对煤矿顶板离层水突涌方式隐蔽、突涌形式多样、突涌机理不清及难以有效防治的特点,本文在总结全国离层水突涌煤矿地区分布、水文地质和开采条件的基础上,通过单轴抗压试验研究了不同地区泥岩在水力耦合作用下的力学强度劣化差异,通过理论和实际案例分析了顶板离层水突涌机理,并提出相应的防治措施。研究结果表明:水源、时间、空间和导水通道是离层水形成条件的主导因素;在浸水作用下横河煤矿泥岩强度降低了35%,低于榆树井煤矿的泥岩强度,表现出明显的差异性;离层水突涌类型分为动水压突水、岩层软化致灾、覆岩荷载及水压协同致灾、多煤层叠加开采突涌和断层离层耦合突涌,部分煤矿具有多种离层水突涌类型并存特性;对于可能发生复合型离层水突涌的煤矿,基于不同的开采条件提出离层水截流孔(导流孔)和注浆技术、部分充填开采、走向条带开采3种措施。通过研究导致煤矿顶板突水的机理能更好指导相似条件煤矿预防同类事故。

地铁施工中深基坑涌水分析和处理措施研究

地铁施工深基坑涌水现象一直困扰工程建设者们,项目安全与进度遭遇严重损失。本次研究重点对深厚基坑涌水现象成因进行分析,制定解决方案,并将其付诸实际应用,以保证施工进程能够顺利进行。探讨深基坑涌水事件成因成为研究重点、探索水涌风险和建设水涌监测预警机制、有关潮汐水源处理技艺探索等。在地质勘探,水文地质及工程地质等多领域知识和技术手段的辅助下,覆盖了前沿的监视和处理手段,使基坑深处水患得到了适当控制,保障了地铁工程建设和运营的稳定实施。

考虑铁心结构的三相变压器励磁涌流和角型绕组环流分析

基于三相组式、五柱式和三柱式铁心结构变压器的磁路特征和运行方程,首先,提出运用星形侧零序电流和电压来拟合角型绕组环流的数值方法,并进一步研究不同铁心结构变压器的角型绕组环流和励磁涌流的特点;然后,进行软件仿真和现场录波以验证该数值方法的有效性,可判断三相组式和五柱式变压器的各相绕组差流即为对应相的励磁涌流,而三柱式变压器某相的绕组差流并不是对应相的励磁电流;最后,进一步的理论分析与仿真验证表明,在3类铁心结构的变压器从星形侧空载合闸时,星形侧任意两相的线电流之差可以认为是这两相等效磁路的励磁涌流之差。研究结论可以为不同铁心结构三相变压器的励磁涌流识别提供依据。

励磁涌流引起换流变瓦斯继电器误动的振动及油流特性研究

在实际直流输电工程中,换流变压器在空载合闸时产生的励磁涌流导致其瓦斯继电器误动的事故频发,由于对励磁涌流下换流变压器振动及其油流特性的研究不足、故障机理不明确,瓦斯继电器误动等事故时有发生。为此,本文以某实际换流站中换流变压器网侧绕组空载合闸为例,搭建换流变压器励磁涌流电磁暂态模型,分析不同剩磁及合闸角下的换流变压器励磁涌流波形;搭建换流变压器电磁-力-流耦合的有限元模型,研究涌流作用下换流变压器的振动特性,箱体及油管内油流压强及流速特性。研究成果可为换流变压器瓦斯继电器在励磁涌流下的误动故障机理的分析提供有效参考。

隧道突涌水灾害缩尺物理模型试验研究综述

随着我国经济的快速发展,隧道工程建设越来越多地面临着大埋深、高地应力、高地温、高渗透压力等复杂地质环境,运用物理模型试验开展复杂环境下隧道突涌水灾变机理与安全防控研究已成为岩石力学的热点问题。结合近年来国内外针对隧道突涌水灾变缩尺物理模型试验开展的研究工作,重点对该类物理模型的流固耦合相似理论、相似材料研制、渗透压加载方法等内容进行了系统梳理,并对下一步的可能发展方向进行展望。参考部分文献和突水典型案例后,总结了流固耦合相似准则和高地应力下的相似准则、相似材料选用方案及材料配比、试验中的水压加载方案,认为未来关注的重点包括考虑温度场的物理模型试验相似准则的研究和涌水涌泥与突水突泥间渐变过程的研究2个方面。

隧道富水断层破碎带突涌预报与工程对策研究

为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措施进行研究。结果表明:三维物探成果能快速精准查明富水破碎带空间形态,成果直观,有效指导风险判识和工程处置措施;对富水断层带预报应充分结合勘察期成果,宏观初判断层分布特性,洞内采用物钻结合、长短结合的方法;首次提出按照“探明破碎带规模形态,查明破碎带物质组分性状,观测地下水特征变化情况”的思路,研判突泥涌水风险;施工处置应按照“探泄结合,先固后进,回堵再泄”的总体原则有序开展。研究成果和手段可为类似突涌灾害超前地质预报和工程应对措施提供参考。

岩溶隧洞突涌水灾害风险评价研究

受复杂地质条件的影响,岩溶隧洞在施工过程中极易发生突涌水灾害。为准确评估岩溶隧洞突涌水风险等级,将结构方程模型(SEM)与改进的模糊综合评价法(FCEM)相结合,构建岩溶隧洞突涌水风险评价模型。从地形地貌、气象水文、地层因素、地质构造、岩溶水文地质、施工因素6个方面深入研究;利用SEM确定各指标标准化路径系数并求得其权重,运用改进FCEM法对岩溶隧洞突涌水风险等级进行评价;以滇中引水工程昆呈隧洞为应用实例,利用Crystal Ball软件验证模型的有效性。结果表明:昆呈隧洞有90%的几率处于52~73分值区间范围内(Ⅲ级风险),与现场实际情况一致,表明基于SEM-改进FCEM法构建的岩溶隧洞突涌水风险评价模型具有一定的适用性;其中岩溶水文地质、地质构造、气象水文是该隧洞的主要影响因素,施工中应加强对这几方面的监控和量测,避免发生突涌水灾害。研究成果可为类似岩溶隧洞工程提供参考。

基于正弦同源-概率空间协同互补的涌流闭锁方案

为了取消正弦相似性原理中的最小二乘法等中间环节,获得直接固定标准正弦波形所需要的能量信息。借鉴时域概率分布的方法论,从优势互补的角度出发,设计了一种基于Wasserstein距离算法的变压器励磁涌流闭锁方案。该方案采用特征离散化的方式,提取目标对象和模板信号并转化为状态向量作为样本标签,以此来判别两者之间的能量分布差异,从而达到正弦场景同源识别的效果。理论分析与仿真结果表明,该方法实现简便,不需要频域计算。相比于现有正弦相似性原理,降低了保护流程的复杂程度,具有更强的实际应用价值和速动性能。通过PSCAD/MATLAB平台对现场合闸的录波数据进行测试分析,验证了所提方案对促进变压器保护性能的积极意义。