超应力卸载作用下煤样冲击破坏试验研究

煤矿采深进入千米以后,采掘工作面围岩应力普遍超过煤体单轴抗压强度,呈现围岩应力超过煤体强度的超应力现象。基于调研分析,得到煤层单轴抗压强度的分布特征以及开采深度、原岩应力与煤层单轴抗压强度之间的关系,提出了超应力集中系数的概念。采用声发射和被动CT成像技术相结合的研究方法,开展了煤样真三轴超应力卸载作用下冲击破坏试验研究,从而探究声发射波速演化与煤样宏、微观破裂的关系,揭示深地围岩对煤层的超应力加载作用及方式。试验结果表明:(1)不同的应力卸载路径下煤样冲击破坏具有显著的时间延迟效应,应力路径变化越大,其时间延迟越短;(2)三轴卸载状态下煤样的破坏形式复杂多变,多为剪切、拉伸等耦合破坏形式;总体破坏模式表现为首先沿着与轴压方向分布的主裂隙进行扩张破坏,其次在试样表面分布着许多沿轴压方向的小张拉裂隙;(3)在加载初期,煤样内部波速变化范围较小,出现少量高、低波速区;随着载荷初步增加,煤样内高波速区转移与扩展,同时波速异常区明显扩大;当载荷进一步增加,煤样内出现大面积低波速带,波速极小值不断降低,高波速区、波速异常区迅速变化转移;(4)试样宏观破裂面和波速异常丰富区、微观裂隙演化和低波速贯通区形成了较好的对应。

纳米晶NiTi形状记忆合金/Nb纳米线复合材料超弹应力的温度依赖性

NiTi形状记忆合金因其超弹性已经得到广泛应用,然而传统NiTi合金马氏体相变的超弹应力随温度的降低而快速减小(6~7 MPa/K),显著制约了其在宽温域中的应用。本文通过熔炼、锻造及拔丝获得纳米晶NiTi/Nb丝材,然后采用透射电子显微镜、差示扫描量热仪及拉伸试验机分别研究丝材的显微组织、相变行为及超弹性能。结果表明:纳米晶NiTi/Nb丝材中NiTi合金的平均晶粒尺寸为14 nm,丝材在降温和升温过程中分别发生热诱发B2→R相变和R→B2相变。在328~376 K温度范围内,纳米晶NiTi/Nb丝材应力诱发B2→B19′相变超弹应力的平均值为1002 MPa,超弹应力的温度依赖性为4.1 MPa/K。

预应力钢筒超高性能混凝土管套箍混凝土短柱的抗压性能研究

跨海大桥面临着严峻的耐久性问题,尤其是混凝土桥墩。提出以围套的形式保护海洋工程桥墩混凝土柱防止海水侵蚀,在钢管外壁设置剪力钉,然后浇筑超高性能混凝土(UHPC),并缠绕预应力钢丝,最后浇筑UHPC,形成预应力钢筒超高性能混凝土管(PUCCP)。制备了PUCCP套箍混凝土柱,并对其进行了抗压试验,并与素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱进行对比。此外,分析了PUCCP中预应力大小对PUCCP套箍混凝土柱抗压性能的影响。试验结果表明:相比素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱,PUCCP套箍可显著提高混凝土柱的抗压强度,且随着预应力的增加,混凝土柱的抗压强度相应增加;PUCCP套箍能对混凝土柱提供比UHPC套箍更充分的侧向约束,以实现应变硬化行为,从而显著提高混凝土柱的初始刚度和延性。

超深大直径预应力管桩施工技术研究

伴随经济社会发展步伐的加快,我国基础设施建设规模持续增大,高层与超高层建筑的建设总量进一步加大,对于基础承载力的要求也随之增大。超深大直径预应力管桩施工技术具有承载能力强、稳定性高、原材料造价较低、施工速度快、能适用于多种地质水文条件等优势,应用于高层与超高层建筑工程项目中起着非常大的作用,尤其是以圆砾层做为持力层、上部荷载大、桩底超深、桩径大直径的现场实际情况中。在应用超深大直径预应力管桩施工技术进行工程施工建设的过程中务必保障好施工质量,让施工各环节均符合规定要求。本文对超深大直径预应力管桩施工技术结合工程实例展开论述,可为类似施工技术给予一定借鉴。

基于超剪应力控制的岩爆防治措施研究

简要介绍了断裂型岩爆的超剪应力理论,初步讨论了爆破开挖扰动对超剪应力的影响,并从控制超剪应力的角度建议了相应的岩爆防治方法,给出了工程实例。研究表明,开挖动态扰动将使断裂两侧岩体在较低的超剪应力条件下就产生滑动,另外,高地应力条件下爆破开挖过程中地应力动态卸载扰动可以引起围岩中动态剪应力的增大,直接增大超剪应力,这两种情况都可能导致岩爆的发生。因此,可从控制爆破扰动的角度来控制岩爆的发生,具体措施有炮孔合理布置、起爆网络的优化和加强支护。

Timoshenko梁单元超收敛结点应力的EEP法计算

将新近提出的单元能量投影(ElementEnergyProjection,简称EEP)法应用于Timoshenko梁单元的超收敛结点应力计算· 根据单元投影定理具体推导了一般单元的计算公式,并对两个有代表性的单元给出了数值算例· 分析和算例表明,EEP法对于解答是向量函数(即常微分方程组)的问题具有同样优良的表现,不仅能给出与结点位移精度同阶、同量级的超收敛结点应力。

极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术

为了解决极高地应力软岩隧道大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下主要结论:1)提出了"先放后抗,抗放结合,锚固加强"的变形控制理念;2)得出了该隧道岭脊核心段"超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)超前导洞应力释放效果明显,正洞累计变形减小幅度约为34%;4)得到了圆形多层支护结构变形规律;5)累计变形均控制在设计预留变形量内,保证了该隧道岭脊核心段大变形控制效果。

基于应力超收敛恢复技术的广义特征值问题后验误差估计

根据有限元解的超收敛特性提出了一种基于应力超收敛恢复技术的广义特征值问题后验误差估计。通过对单元内的应力超收敛点以及相邻单元的应力超收敛点进行插值或外推处理,得到单元内其它点处更高精度的应力解。通过高精度的应力值可以得到结构处理后改进的势能。将改进的势能代入瑞利商,最终得到比原始有限元解更高精度的特征解。将后处理特征解作为“准精确解”代替误差估计因子中未知的精确解,实现后验误差估计过程。数值计算结果表明,所提出的后验误差估计是渐进精确的,因此可作为结构广义特征值问题自适应有限元方法的误差估计因子。

PC连续箱梁桥箱梁压应力超限的综合处治

为解决预应力混凝土连续箱梁桥因施工缺陷造成的箱梁压应力超限问题,以某预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,提出了箱内采用活性粉末混凝土(RPC)薄层加固、主跨合龙前在主跨侧箱梁最大悬臂端施加临时压重及减小铺装层厚度的综合处治方法,并以有限元分析结果和现场测试结果验证其适用性。结果表明:处治后箱梁压应力超限处的压应力最大降幅为16.8%,并满足现行相关规范的应力限值要求;RPC加固层与原结构整体工作状态良好,局部区域6cm厚的RPC加固薄层可使箱梁整体刚度提高5.8%;对于压应力降幅最大的截面,RPC加固薄层对压应力降低的贡献达58.7%;RPC可实现加固层的轻薄化,所提出的综合处治措施对解决箱梁压应力超限问题有效、实用。

超深预应力锚索在三峡库区滑坡治理工程中的应用

三峡库区滑坡治理工程采用锚杆格构、挡土墙、抗滑桩等综合治理方案。为增加滑坡体的稳定性,在抗滑桩的顶部施工超深预应力锚索,增加滑移带的法向应力,对滑坡体的稳定性至关重要。主要介绍了超深预应力锚索施工方法、锚索成孔技术、灌浆施工及张拉施工。

预应力混凝土超静定结构弯矩调幅设计建议

通过对国内外混凝土设计规范和各研究机构对预应力超静定结构考虑塑性内力重分布的弯矩调幅设计建议的介绍,深入讨论了影响预应力超静定结构弯矩调幅的三个主要因素:截面相对受压区高度ξ、次弯矩M_(sec)和水平荷载作用,提出了适用于无侧移和有侧移预应力超静定结构的弯矩调幅设计建议。试验证明,本文提出的调幅设计建议是合理和安全的。

超静定无粘结预应力变截面楼板结构的分析

武汉世界贸易大厦工程采用了两端固结超静定无粘结预应力混凝土变截面楼板结构，高跨比达1/52。这种楼板结构可以使弯矩分布合理，并可减轻楼板结构的重量，增大开间。本文简要介绍了该工程楼板结构的局部模型试验研究，建立了无粘结预应力混凝土变截面楼板结构的弹塑性全过程分析方法，计算结果与试验结果吻合较好。

上海中国航海博物馆异型双曲面超预应力单层索网玻璃幕墙施工技术

上海中国航海博物馆的异型双曲面超预应力单层索网玻璃幕墙在国内尚属首例。针对异型双曲面三维空间安装精度要求的施工难点,采用分阶段埋件保证空间位置准确,以计算机模拟为基础,技术论证计算为指导,分步、分批张拉,保证索网设计应力的实现,以特殊设计的夹具调整单块幕墙玻璃的变形,使双曲面单层索网玻璃幕墙的外观设计完全吻合,取得了理想效果。

超深高地应力矿井瓦斯赋存规律及瓦斯治理研究

为研究超深高地应力条件下煤层的瓦斯赋存规律以便得到解决现场瓦斯灾害的有效措施,采用现场测定、数据拟合处理的方法开展了煤层瓦斯地质规律的研究。采用单元划分法,对工作面的瓦斯涌出规律进行了研究。结果表明:带压注浆封闭双松动圈的特殊封孔工艺能够较准确地测定煤层瓦斯压力。煤层瓦斯压力和瓦斯含量均随着埋深的增加而增大,增长梯度分别为0.06MPa/100m和0.13m^3/t/100m。采用上隅角埋管+抽放泵抽放的方法能够有效降低上隅角瓦斯浓度,解决矿井采煤工作面上隅角瓦斯积聚问题,保证安全生产。这一研究成果对解决现场上隅角瓦斯超限问题有着重要的指导意义。

预制预应力超高性能混凝土梁的有限元分析

采用ABAQUS软件建立预制预应力超高性能混凝土梁的精细有限元模型,模拟预应力超高性能混凝土梁静载试验,有限元计算结果和试验实测结果吻合良好,验证了有限元模型的可靠性。基于有限元模型,分析预应力筋的初始预拉力和超高性能混凝土材料抗拉强度对梁抗弯承载力的影响,结果表明:相同配筋条件下,当预拉应力大于1000MPa(0.53f_(ptk))时,调整预应力筋的初始张拉力不影响极限抗弯承载力;当预拉应力小于870MPa(0.46f_(ptk))时,预拉应力越高,超高性能混凝土梁的抗弯极限承载力越大;无预应力的梁承载力比预应力梁低。超高性能混凝土抗拉强度从7MPa提高到9MPa,预应力梁抗弯承载力提高3.6%,超高性能混凝土抗拉强度对预应力梁抗弯承载能力影响不大。分析工字形预应力超高性能混凝土梁的稳定性,结果表明,工字形预应力超高性能混凝土梁容易发生面外失稳,且面外初始缺陷值是梁稳定的敏感参数,实际应用时,应加强工字形预应力超高性能混凝土梁的面外约束,提高其稳定性。

高应力集中区超软底板加固技术在大淑村矿的研究与应用

大淑村矿三采区上部变电所位于2号煤层底板19 m左右,处于172102、172103、172102里工作面交集处,上段位于172102里工作面采空区下部,中段穿过3个工作面之间的孤岛煤柱,下段位于172103工作面采空区下部,巷道处于高应力集中区,且巷道底板为7 m左右厚的泥质粉砂岩,节理发育。巷道施工一周后,底板已鼓起600~700 mm。考虑巷道作为三采区上部变电所长期使用,巷道底板快速变形已不能满足使用需求,且如安装电气设备后,受巷道底鼓影响,可能造成电气设备损坏,造成安全事故。经过研讨,决定将巷道底板软层挖出,置换为混凝土+U钢底梁+柔性锚索+钢筋骨架+底板深层注浆为一体的抗冲击人工坚固假底,来对巷道底板进行加固,达到防止巷道变形的目的。

高速公路边坡锚索应力超限变形失稳分析及治理对策

本文通过对漳永高速公路新圩互通CK0+139~CK0+414右侧边坡灾害成因的系统分析及坡体稳定性的定性与定量评价,结合工程实际提出了工程治理对策。边坡治理后的监测表明坡体稳定,治理达到了预期目的。说明对该边坡采用锚索框架、平孔排水相结合的工程治理措施取得了预期效果,为今后同类型病害边坡治理提供实例参照。

超预应力锚杆支护实验研究

为研究超预应力锚杆的极限支护效果,在现有采矿工程高预应力支护技术的基础上,提出并研究了一种超级锚杆支护方案。通过物理模型试验,对超级锚杆支护方案与其他两种方案进行了比较分析。结果表明,超级锚杆支护方案可以改善围岩应力分布。该方法有助于支护参数的优化,提高屋面承载能力,因此采用超预应力锚杆是解决极难深部巷道支护问题的有效途径。