短波不平顺引起轮轨激振的中高频垂向力研究

为研究普通列车轨道不平顺对轮轨激振力的影响,采用LS-DYNA软件建立三维有限元轮轨耦合力学模型。该模型把车轮简化为质量点,轨道简化为梁,利用RAIL_TRAIN和RAIL_TRACK模块实现轮轨的耦合。利用该模型,分析不同车速、不同波长和幅值所表征的轨道不平顺引起的列车轮轨垂向力及其变化特点,并研究影响垂向力的敏感因素。结果表明:车速越低,不平顺波的幅值对轮轨垂向力的影响越大;相同的车速和不平顺波长,不平顺波的幅值越大,垂向力也越大,且垂向力和不平顺波的幅值近似呈线性关系;不同车速下,轨道不平顺的敏感波长不同,但其车速与敏感波长之比的频率均约为300 Hz,接近轨道的291.949 Hz(45阶模态频率)。

既有裂缝、空洞病害隧道爆破振动安全控制标准

爆破荷载作用下,既有隧道衬砌的振动安全振速控制标准制定,大多以既有隧道完好为前提条件,不考虑病害因子对结构动力响应的影响,与实际不相符。为此,以既有新岭隧道旁拟建新隧道为工程背景,基于既有隧道衬砌裂缝和背后空洞的实际分布特征与规律,建立带裂缝与空洞的二维、三维结构模型,分析裂缝、空洞对衬砌动力响应的影响,提出以振速为指标的标准管理体系。结果表明:裂缝的最不利分布位置为迎爆侧边墙处,裂缝的存在增强了既有衬砌对S1应力(拉应力)的响应,振速控制标准的制定应以S1应力和裂缝径向深度为控制指标;当裂缝径向深度为(0~1/8)h、(1/8~1/2)h和>(1/2)h(h为衬砌厚度)时,控制标准分别为12、10和8 cm/s。空洞的最不利分布位置为拱顶,空洞的存在增强了既有衬砌对S1应力和振速的双重响应,以增强振速响应为主,振速控制标准的制定应以振速、空洞面积及纵向长度为控制指标,空洞工况下,控制标准为12 cm/s;空洞沿隧道纵向长度小于7 m时,监控范围为3~4倍纵长;空洞沿隧道纵向长度大于7 m时,监控范围为1~1.5倍纵长;纵向长度小时,倍数取大值。

大倾角工作面飞矸冲击损害及其控制

飞矸具有动态运移、危害巨大的特点,合理控制其损害是大倾角煤层安全开采的前提之一。基于卡尔曼滤波原理获取飞矸的冲击能特性,以挡矸网为控制元件,多手段综合研究了飞矸的冲击损害机制及控制元件参数,提出了一种飞矸冲击损害控制方法。研究结果表明飞矸碰撞设备时冲击能耗损为多种形式的能量,其中设备的变形能占比最大;飞矸碰撞设备前的冲击能和设备的冲击能恢复系数共同影响飞矸冲击能的耗损程度,由此飞矸损害控制可以从提高设备的冲击能恢复系数和降低飞矸的冲击能两方面入手。LS-DYNA数值碰撞模型确定了大倾角大采高工作面控制元件参数为涤纶直径6 mm,菱形网格大小100 mm×100 mm。将控制元件应用于现场,降低了飞矸伤人毁物事故的次数,改善了防护设备使用周期短的问题。

新建隧道爆破施工对临近既有隧道的稳定性影响分析

新建隧道的爆破施工对邻近既有隧道稳定性的影响是现阶段的研究热点和难点之一。基于阳明山新建隧道上跨和并行于既有赣瑞龙铁路阳明山隧道的两种工况下既而对新建隧道爆破施工条件对临近既有隧道的稳定性进行分析。在精准设计爆破点位条件下,通过现场监测既有隧道的爆破振速、沉降量以及应力变化与ANSYS/LS-DYNA有限元动力学模型的计算结果和理论计算值进行对比研究,分析在该条件下既有隧道的动力学响应规律和应力-应变特征。研究结果表明:新建隧道爆破施工所产生的振动速度与邻近既有隧道的应力、应变以及沉降值均在理论计算所给出的安全允许范围内;模型计算结果更接近于现场监测值,且小于理论计算值,该模型能够较好的实现立体交叉和并行隧道爆破施工对既有隧道稳定性影响的精确模拟,因此该模型具有极高的实用性和准确性。