城际铁路隧道衬砌施工缺陷整治

工程为速度目标值200km/h的双线城际铁路,研究了城际铁路隧道衬砌施工缺陷类型,缺陷类型主要分为衬砌渗漏水、衬砌裂缝、衬砌施工冷缝、衬砌局部不密实、衬砌施工缝错台、衬砌变形缝处月牙形裂缝等问题,对施工过程中城际铁路隧道缺陷原因进行了分析,对隧道衬砌施工缺陷做出了整治措施。本次整治方案对于衬砌渗漏水均采用注浆堵水措施,衬砌施工冷缝采用喷涂水泥基渗透结晶防水涂料进行表面封闭,凿除衬砌不密实位置,然后进行打磨处理,并在表层喷涂涂层。

压缩空气储能电站地下内衬硐库基本原理与分析方法研究进展

地下内衬硐库的压缩空气储能,以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势,在新型储能领域展现了较强的生命力,将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同,在充放气过程中,储备有压缩空气的地下内衬硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力,同时伴随着显著的温度变化。围绕地下内衬硐库,阐述了其工作原理以及柔性密封结构的设计理念,针对高压、交变应力和温度变化等荷载特征,系统分析了地下内衬硐库相关理论与分析方法等方面的研究进展,主要包括库内温压响应与密封结构传热特性、围岩应力路径与力学响应、钢筋混凝土衬砌开裂与控制标准、上覆岩体稳定性与安全埋深、密封层及密封堵头等,并对地下内衬硐库基本原理与分析方法的发展趋势进行了展望。

n^(+)/n^(-)型硅衬底扩散片X_(jn+)理论分析与测试方法优化

n型衬底扩散片扩散深度(X_(jn+))是n^(+)/n^(-)型硅衬底扩散片最重要的参数之一,X_(jn+)的理论计算对磷扩散生产和X_(jn+)测试具有重要的指导意义。但现有扩散理论计算结果与实验数据差异较大,需更精准的计算方法。通过实验对X_(jn+)的测试与理论计算结果进行对比分析,引入了修正系数k_(n)与k_(p),得到理论计算与测试结果吻合的X_(jn+)计算方法。并根据修正后的计算方法对染色法测试X_(jn+)进行了优化。新的X_(jn+)计算方法得到的结果与测试结果差异小于2%,可用于指导生产,且优化后的X_(jn+)测试方法更加便捷。

玄武岩纤维复合材料波纹板力学性能及其套衬结构性能分析

为了解玄武岩纤维复合材料(BFRP)波纹板各向异性对波纹板套衬性能的影响,开展了BFRP波纹板的多轴向拉伸、弯曲和剪切性能试验研究,并通过有限元模型模拟分析了波纹板波高、波距、壁厚、材料等参数对波纹板套衬在正常使用状态和极端情况下挠度、应力峰值的影响。结果表明:纤维方向对BFRP波纹板的拉伸、弯曲和剪切强度和模量有显著影响,垂直纤维方向的弯曲强度比平行纤维方向的弯曲强度低90%以上,最大变形降低68%;在挠度相近的条件下BFRP波纹板套衬比波纹钢板套衬质量减轻40%~60%,结构安全系数提高1.7~1.9倍,结构的弹性变形能力大大提升。

硅掺杂对不同衬底的氮化铝薄膜的影响研究

选择硅作为N型杂质源,采用高温热扩散的方式进行实验研究.采用磁控溅射法在硅/蓝宝石衬底上外延的AlN薄膜上沉积纯硅.硅的溅射时间决定了硅层的厚度,从而决定了硅的掺杂剂量.在氮气气氛下高温(1150℃)热扩散4小时后,AlN薄膜表面的硅原子扩散进入AlN晶格,取代铝原子的位置,形成掺杂硅的AlN薄膜.有效的硅掺杂导致AlN(002)衍射峰向一个较大的角度偏移,且偏移的角度随掺杂的浓度升高而增大.且硅衬底上的样品,使用能量色散光谱仪测试结果表明,衬底硅将作为固定的扩散源扩散到薄膜中,增加非故意掺杂浓度,因此可以在整个薄膜截面内测量到硅元素.蓝宝石的衬底的样品在热扩散后出现裂纹.

水工高压隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度数值模拟方法研究

水工高压隧洞常以裂缝最大宽度作为钢筋混凝土衬砌设计的控制标准,但针对大洞径、高水头隧洞的裂缝最大宽度计算,公式法存在一些局限性。许多专家学者尝试将数值模拟方法应用至衬砌裂缝宽度计算当中,但难以统筹考虑钢筋混凝土粘结滑移、裂缝开裂后的应力重分布等多重因素的影响。基于此,提出一种通过损伤模型指导布设虚拟裂缝单元以反应裂缝特征的方法,即首先利用考虑粘结滑移的混凝土损伤模型模拟钢筋混凝土联合作用下衬砌混凝土损伤随着荷载施加发展的过程,进一步对损伤集中区域增设虚拟裂缝单元以计算裂缝开展过程。经对比,采用该方法计算得到的裂缝最大宽度、发展规律与分布情况与既有文献相似,且计算收敛性好,实现了通过有限元算法精确且高效地直接得到衬砌裂缝宽度,在设计与运行安全预测方面具有较大的应用价值。

基于背衬层匹配的压电式柔性超声传感器优化

基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的柔性超声传感器具有体积小、质量轻、易于阵列化等优点,但容易受到背部杂波干扰和阻抗不匹配的影响,导致回波信号频率成分复杂且信噪比较低。为有效吸收传感器背部杂波,提升超声波单向辐射的能力,利用钨粉和硅胶设计针对柔性超声传感器的背衬层,在保持传感器整体柔性的同时使传感器的信号电压幅值提高了200%。其次,根据柔性超声传感器的电学特性提出了柔性超声传感器阻抗匹配优化方法,并通过实验获得最佳匹配参数,使传感器的信噪比从2 dB提高到30 dB。优化后的柔性超声传感器具有宽频带、高频率、窄脉冲的优良性能,对不同曲率、不同壁厚的管道试件厚度的测量实验结果表明其可以达到0.01 mm的精度。

复合衬底薄膜砷化镓太阳电池技术研究

针对薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池,提出了一种复合衬底结构及其一体化制备方法。采用微加工方法使该薄膜砷化镓太阳电池的复合式柔性衬底的厚度降低至15μm,薄膜GaAs太阳电池整体面密度低至95 g/m^(2),光刻形成的金属微孔使砷化镓与衬底背面底电极电学导通。此外,提出的复合衬底一体化制备方法可避免传统薄膜GaAs电池键合过程对砷化镓外延层造成的影响,提高太阳电池工艺可靠性。薄膜GaAs太阳电池电性能测试及疲劳测试结果均表明该一体化制备方法在提高工艺可行性、降低工艺复杂度的同时其电池电性能无明显降低。该复合衬底的薄膜GaAs太阳电池及其一体化制备方法在未来有着广阔的应用前景。

环形复合内衬头盔冲击波防护性能研究

冲击波防护能力是单兵头盔的主要性能指标,对提高单兵战场生存能力具有重要意义。为了提高单兵头盔的冲击波防护性能,针对先进战斗头盔内衬的结构以及布置方式展开探索,提出环形聚脲-聚氨酯泡沫-海绵复合材料外沿内衬设计,并进行防护性能评估。通过激波管和实爆,针对有/无头盔以及装配不同结构及尺寸外沿内衬头盔的冲击波防护性能展开测试,对前额、颅顶及后脑3个重点区域位置表面的冲击波波形以及压力峰值进行对比分析。实验结果表明:佩戴头盔后冲击波主要通过头-头盔间隙以绕射的形式进入并作用于头部表面,间隙内冲击波聚集叠加反而可能会使压力增强,且由于叠加汇聚效应往往导致距离爆源较远的位点,容易形成局部高压区;环形聚脲-聚氨酯泡沫-海绵复合材料外沿内衬可以有效阻挡绕射波进入头盔内部、减弱绕射波叠加效应,各测点冲击波超压衰减率均可达40%以上;在所采用的入射冲击波(弱冲击波)条件下,冲击波作用过程中形成的间隙越小,防护效果越好;当聚脲-聚氨酯泡沫材料宽度为15 mm时外沿内衬与头模贴合程度最好且防护效果最优,外场爆炸实验结果显示,前额、颅顶和后脑位置超压衰减率分别可高达92.26%、88.82%和87.19%。

隧道衬砌结构不确定性分析与测点布置研究

在隧道工程中,确保衬砌结构安全至关重要,其中内力分析和安全评估是关键。通过数值模拟和现场监控量测手段分析结构内力,计算关键部位的安全系数。鉴于建模和测量误差的存在,引入概率模型量化安全系数估计的不确定性,并对轴力和弯矩的重构误差进行归一化处理,全面评价测点适宜性。以安徽境内某隧道为例,综合分析围岩压力分担比、水平围岩压力系数和测量噪声等因素对安全系数估计的影响,估计所得安全系数总体符合正态分布趋势,拱顶中部和拱肩位置处的安全系数波动较大。以减少估计不确定性和内力信息重构偏差为目标,结合现场实际工作条件安排测点位置。长期监测数据表明,二次衬砌结构内力在浇筑初期受多种因素影响波动明显,100 d后趋于稳定,结构安全储备充足。研究结果可为隧道衬砌结构安全系数统计分析和测点布置提供参考。

渠道衬砌设计及温度应力分析

为了明确农田灌溉系统中渠道衬砌设计方法和温度应力分布,本文结合实际工程以过水能力和结构可靠性作为衬砌设计核心要素,采用有限元数值模拟方法给出了渠道衬砌设计方案以及不同衬砌厚度对温度应力极值出现时间的影响机制。结果表明U形混凝土衬砌在满足渠道过水能力的同时可满足结构强度需求。当衬砌厚度在10~12cm之间时,最大温度应力出现时间较早。该结论对于选择合适的衬砌厚度以及保温时间具有重要的工程意义,确保了渠道衬砌的质量和稳定性。

二衬纵向连续灌注施工作业技术研究

二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌,与初期支护共同组成复合式衬砌,是隧道施工过程中的一道重要工序。结合沪渝蓉高铁6标当阳隧道的二次衬砌施工,从施工工法流程方面着手,采用二衬纵向连续灌注施工作业技术,以达到二衬连续灌注,拱顶同步压浆,减少二衬顶部脱空,以适应现代化高速道路隧道建设的要求。

压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明:对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。

波纹钢板套衬加固大断面隧道衬砌力学性能

采用有限元软件建立了江西省某座大断面隧道地层-结构数值计算模型,对波纹钢板套衬加固隧道衬砌的力学性能进行研究。结果表明:波纹钢板套衬分担了部分围岩压力,隧道衬砌的应力出现重分布;波纹钢板套衬与既有衬砌组合结构的承载力随着锚栓数量的增加而增强,建议拱顶至拱肩区间的锚栓间距为2~3 m、拱肩至拱脚位置锚栓间距为1 m;既有衬砌和波纹钢板套衬对围岩压力的承担比呈负相关;考虑经济性和波纹钢板厚度对锚栓受力的影响,建议波纹钢板厚度不超过6 mm。

隧道高强衬砌混凝土水化热与温度调控技术研究

以辽宁省某隧道工程为依托,采用数值模拟方法研究了隧道高强衬砌混凝土的水化热,分析了其内部温度的变化规律,采用极差、方差分析方法研究了冷却水管的流量、入流温度和直径3个因素对混凝土水化热的影响。结果表明:冷却水管的3个因素对混凝土水化热的影响程度依次为:入流温度>直径>流量;温度调控建议冷却水管设置间距为1 m、流量为1.2 m3/h、入流温度为20℃、直径为30 mm,该控温措施有助于降低混凝土的内外温差,有效预防温度裂缝的产生,从而提高隧道高强衬砌混凝土结构的安全性和耐久性能。

水利隧洞工程洞身开挖与衬砌施工工艺

为了最大限度上利用水资源,我国近年建设了很多水利工程项目,其中涉及大量的隧洞工程,洞身开挖和衬砌施工是隧洞工程施工中的关键环节,直接影响着施工周期以及施工过程的安全。首先对某水利隧洞工程项目进行概述,简要分析了整体施工思路,然后从洞身开挖、仰拱开挖衬砌施工、边顶拱衬砌施工等层面详细分析了施工工艺,积累了实践经验,对于提升我国水利隧洞工程的施工技术水平具有一定的实践意义。

水电站导流隧洞衬砌混凝土监理质量控制

水电站导流隧洞为带压隧道,与一般的隧道有很大的区别。目前,我国还没有关于水电站隧洞建设的专用规程,现行的水利水电工程规范仅针对一般结构隧洞,对于具有特殊条件的水电站导流隧洞,尚无相应的规范。同时,混凝土工程的质量也直接影响着建筑物和构筑物的安全。由于混凝土的质量关系到水工建筑物的稳定与服役寿命,所以,在水电站导流隧道衬砌工程中,必须严格控制混凝土的施工质量,以保证工程的整体质量。

引黄济青工程渠道衬砌耐久性损伤探析

引黄济青工程建成通水以来,渠道衬砌的损坏现象历年时有发生,影响了工程的输水能力和经济社会效益。本文对其渠道衬砌结构耐久性的劣化损伤机理进行了分析,并在此基础上就预防及治理措施进行了探讨,可为类似工程的建设与运维管理提供借鉴参考。

隧道围岩-衬砌接触面剪切特性模拟研究

探究隧道围岩-衬砌接触面在不同法向应力及不同粗糙度条件下的剪切特性规律,对进一步研究隧道围岩与衬砌间的相互作用及岩体稳定性具有重要的理论和工程意义。为考虑粗糙度条件,利用分形理论,通过改变分形公式中的分形维数D及分形粗糙度G生成5种不同接触面,基于二维颗粒流程序(PFC^(2D)),建立接触面数值剪切模型,尺寸为150 mm×150 mm。开展同一接触面在不同法向应力下,数值模拟剪切试验及不同接触面在同一法向应力下的数值模拟试验;将数值剪切试验与室内剪切试验获得的剪切应力-剪切位移曲线进行对比,验证数值剪切模拟的可靠性。研究结果表明:(1)数值模型剪切破坏产生的裂隙主要集中于中间接触面处,破坏后的应力主要集中于接触面粗糙度最大处,破坏裂纹可分为剪切裂纹和张拉裂纹,其中张拉裂纹占主要优势;(2)剪切应力-剪切位移过程曲线存在爬坡、啃断、滑移三大阶段,具有明显的峰值强度和残余强度,法向位移随着剪切位移的增加而增大,产生剪胀效应;(3)随着法向应力增加,剪切和张拉裂纹数量增加,破坏现象越明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应减小;(4)随着粗糙起伏度增大,即分形维数D的增大或者分形粗糙度G的减小,破坏裂纹数量增加,其中张拉裂纹增加较明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应增大。