敏感城区深基坑爆破振速控制参数优化

以穗莞深城际轨道交通深圳机场至前海段工程一标土建二工区西乡站为工程依托,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,从振动速度方面研究爆破间隔时间、爆破装药量、爆破距离和起爆顺序对邻近建筑物的振动影响。结果表明:随着微差间隔时间的增加,建筑物振速峰值呈现出先增大后递减的规律,各测点曲线的波动表现出明显的周期性;爆破装药量与振速峰值呈正相关关系,对爆破振速的影响较大;爆破距离与振速峰值呈负相关关系;中间起爆和侧向起爆于监测位置产生的速度峰值相差较小,振动频率特征基本一致,对建筑物振速影响的差异较小。

基于正交试验的深井泵优化设计

以深井泵叶片数、出口安放角、出口宽度等7个因素,每个因素取3个水平,按L18(37)正交试验方案,设计了18副叶轮。通过CFD技术对叶轮、导叶在内的两级深井泵的全流场进行了设计工况下的三维数值模拟,获得了18组设计方案的效率、扬程值。通过正交试验法探索了各几何参数对效率、扬程的影响规律,并通过极差分析找到了影响这些性能的主要因素和次要因素,根据优选结果结合内部流场测试及样机试验验证对模型泵提出了进一步优化设计方案。本试验结果对采用叶轮极大扬程设计法的深井泵水力设计具有一定的参考价值。

深立井大水工作面注浆堵水技术

结合山东菏泽龙固煤矿主井井筒在穿过高压、大水量含水层时的现场工程条件,提出了注浆堵水综合治理方案。方案采用"一个关键,四条原则"的设计施工方针。利用综合超前预报手段为先导,确定含水区域的位置、水量与裂隙通道的分布情况。为确保井壁和注浆安全,先进行井壁和止浆垫外围注浆,在井壁周围形成帷幕后再进行工作面注浆。对高压、大水情况下的注浆,采取"分次注浆,逐步降水"的方案。同时对分次注浆、钻孔布置等注浆技术参数的设计依据进行了阐述。总结了集"地质分析、综合探测、理论设计、施工反馈"于一体的注浆设计理念和技术经验,不仅成功封堵了涌水,而且对注浆施工期间的安全控制有显著效果。

高应力软岩巷道变形特征及其支护参数设计

为了探讨高应力软岩巷道合理的控制方法,根据吕家坨煤矿深部高应力软岩巷道围岩主要物性参数的实验室测试以及现场围岩变形的观测,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了高应力软岩巷道的变形失稳特征.研究表明:高应力软岩巷道控制技术的关键在于支护结构和围岩体强度的耦合作用和控制底鼓.提出了以加强初次支护强度和采用底角锚杆为技术核心的支护方案.现场实践表明,该方案对高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好.

深水钻井水力参数计算及优选方法

基于常规钻井水力参数设计理论,结合深水钻井井身结构特点,给出了适用于深水钻井的理论最优排量、循环压耗及钻井液当量循环密度计算方法,针对不同井段、不同钻井液流态下钻杆内及环空内的压耗进行了计算和分析,提出了深水钻井水力参数优选方法。进行了实例计算分析,结果表明本文提出的深水钻井水力参数计算和优选方法计算精度高,符合深水钻井实际情况,对深水钻井水力参数设计具有一定的指导意义。

软土地基深开挖对场地设计地震动的影响

本文根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律，在场址区地震危险性分析基础上确定该地区的基岩地震动参数，并选取河西地区某个典型工程场地，根据场地上的静、动力性能参数的测试结果，进行场地上层地震反应分析，研究软土地基条件下地基深开挖场地的地震动效应及其对场地设计地震动参数的影响．文中给出了设计基准期为５０年及１００年时对应不同抗震设防水准的设计地震动参数，该结果对河西地区其它高层建筑的抗震设计也有一定的参考价值．

大倾角厚煤层注水防尘技术应用

在论述煤层注水防尘实质的基础上,根据高庄煤矿3上509大倾角厚煤层工作面具体地质条件,对煤层注水防尘的机理进行了分析,并对3上509工作面煤层注水参数进行了设计。工程实践表明,在煤层注水后,煤体含水率由注水前的4.8%提高到注水后的9.8%,含水量增加了5.0%;在逆风流割煤时,总粉尘浓度51mg/m3,降尘率达到75%;顺风流割煤时,总粉尘浓度43mg/m3,降尘率达到82%,有效地降低了工作面产尘量,减小了工作面风流中煤尘浓度,极大地改善了工作面的作业环境,保护了职工的身体健康,取得了较好的防尘效果。

国外深海底岩芯取样钻机设计参数及其应用效果

深海底蕴藏着大量的矿产资源,海底资源的开发有助于缓解全球性资源匮乏的局面。深海岩芯取样钻机是进行深海底矿产资源勘探、地质调查等不可缺少的重大技术装备。总结了国外已开发深海底岩芯取样钻机的主要设计参数及特点,分析了国外不同钻机的实际应用效果以及发展趋势。研究发现,国外已经先后开发了多台深海底岩芯取样钻机,部分已经应用于深海钻孔取芯,但均存在不同程度的技术问题;经过曲折的研发历程,钻机的钻具以及钻进方法均得到优化,但仍存在取芯率不稳定且普遍偏低等问题。探究国外钻机设计技术及开发经验,以期为我国深海钻机的研发和改进提供参考。

复合材料机器人纤维铺放工艺参数优化

相较于复合材料结构件传统加工方法的劳动密集型和耗时性,机器人纤维铺放技术大大的提高了复合材料成型过程的灵活性,允许制造更为复杂的结构。基于热塑性复合材料机器人纤维铺放成型工艺过程研究,分别对成型过程中紧密接触过程与融合过程进行理论分析,提出影响铺放制品质量的关键工艺参数:热气炬温度、铺放压力和铺放速度;针对圆柱形零件轴向0°铺放成型过程,以层间粘结强度为优化目标,根据响应面法设计实验,建立工艺参数耦合对层间粘结强度影响模型,通过方差分析验证了模型可靠性及有效性,进而获得纤维铺放成型最优工艺参数;实验研究表明,在最优工艺参数作用下,层间剥离力最高为24.1 N,铺放制品粘结强度最高。

远场大地震作用下深软场地设计地震动参数研究

针对苏州城区典型地层剖面,建立大尺度深软场地的二维精细化非线性有限元分析模型,研究了大地震远场地震动作用于深软场地的设计地震动参数。结果表明:①大地震远场地震动作用时的深软场地地表地震动峰值加速度(PGA)明显大于人工波作用时的地表PGA,输入地震动特性、土介质的横向不均匀性及其非线性,使不同地表位置的PGA存在明显的变异性;②深软场地的地表设计地震动参数max,max和g T值远远大于现行国家规范或标准的取值,且max随地震动水平的提高而增大;③沿土层深度的PGA折减系数,对深度5 m以浅土层可取1,对深度35 m以深土层可取0.65,对中间深度土层可线性内插;④苏州深软场地土的最大剪应变幅值出现在土层深度10 m附近的窄带区域内,且中震、大震水平时,深度10～20 m的土介质处于弹塑性变形到大变形的过渡阶段,对该深度的地下结构,尤其是细长地下结构的抗震不利。对于类似苏州城区的深软场地,应充分考虑远场大地震效应的影响。

深部煤巷锚网索耦合支护应用研究

在高应力环境下,深部巷道围岩呈现出很大的流变性,因此,深部煤巷支护问题变得越来越困难,淮南望峰岗矿5121B10工作面回风巷支护就面临这一难题。为此,文章就5121B10煤层回风巷进行耦合支护参数设计,针对巷道关键部位进行加强支护,以减少巷道局部的有害变形。实践表明:从巷道深部不同基点的位移来看,锚网索带联合支护巷道能够适应软岩的大变形,维护巷道稳定,为无煤柱留巷成功创造条件。

深基坑土钉加预应力锚杆支护结构设计参数的灵敏度分析

目前深基坑支护设计中,在土质和基坑周围环境允许的条件下,采用土钉加预应力锚杆复合土钉支护形式,与桩锚支护形式相比造价相对较低且施工速度快,所以在工程实践当中得到了广泛的应用,但土钉与预应力锚杆之间的作用机理相当复杂,在目前设计中往往靠经验设计,计算结果偏保守。基于圆弧滑动条分法,以内部整体稳定性安全系数作为目标函数并采用全局差分法建立灵敏度分析模型,研究设计参数与内部整体稳定系数及其灵敏度之间的关系,为深基坑工程中土钉加预应力锚杆复合土钉支护结构的优化设计提供重要的依据,对今后土钉加预应力锚杆复合土钉支护设计提供理论依据。

武汉地铁站深基坑支护结构参数优化系统研究

以武汉地铁站二号线一期深基坑工程为研究背景,针对武汉地铁站深基坑岩土条件特殊、地铁站沿线工程条件复杂等问题,分析深基坑支护结构设计和优化设计的基本原理,建立支护结构计算分析求解模型,应用有限元法、非线性规划方法、遗传算法、以及MATLAB语言编程等研究手段,对地铁深基坑的支护结构参数进行优化,建立科学、合理的优化模型和优化软件,并据其选择相关支护结构参数,为地铁深基坑支护结构设计提供合理的依据。以武汉市地铁积玉桥站基坑工程中的应用为例,分析结果表明优化软件的计算结果可靠准确。研究成果对武汉市地铁站工程具有重要的经济意义及指导意义。

深软场地大地震远场地震动反应特性分析

采用等效线性方法考虑土的动力非线性特性,利用一维波动模型分析了深软场地的地震反应特性,结果表明,与输入苏州人工地震波时的计算结果相比,大地震远场地震动作用时,深软场地的地表水平向峰值加速度明显增大,规准反应谱的特征周期值显著增大,地表设计地震动的水平地震影响系数值明显增大,且两者的差异随输入地震动峰值加速度的增大而增大;当土层剪切波速的变异性由+10%变化到-10%时,地表水平地震影响系数曲线平台值有降低的趋势,规准反应谱的特征周期略有增大,且-10%的变异性对水平地震影响系数的影响要比+10%的变异性的影响显著;土体动剪切模量比和阻尼比均有变异时对地表设计地震动参数的影响较大,且土的阻尼比由-2δ到+2δ变异时,地表水平向峰值加速度和地震影响系数平台值有减小趋势。

深基坑预应力锚杆柔性支护设计参数的灵敏度分析

基于滑面应力分析的有限差分法建立了计算模型,对深基坑预应力锚杆柔性支护技术的设计参数进行了灵敏度分析。通过改变岩土体参数与锚杆参数,以基坑安全稳定系数与坑壁顶部的水平位移为判定标准,分析这些参数对基坑稳定与变形的影响,为预应力锚杆柔性支护技术设计参数的取值提供了一定的参考。分析结果表明,容重、内摩擦角、粘聚力以及锚杆预应力、锚杆倾角等设计参数的选择对基坑稳定与变形的设计计算至关重要。

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。

综采工作面过大落差断层深孔预裂爆破技术

为解决综采工作面遇大落差硬岩断层阻碍推采问题,分析传统过断层方法以及现有研究技术弊端,对过大落差断层深孔预裂爆破技术展开系统研究。针对大落差断层产状不明晰,过断层路径设计不精确的问题,提出了断层产状探测技术,优选断层探巷布置方案,根据其揭露信息建立了断层走向计算模型;针对深孔爆破技术在工作面、运输巷、回风巷不适用的问题,研究预掘爆破巷关键技术,提出了爆破巷布置原则及布置参数计算方法,确定了爆破巷内实施深孔预裂爆破的方案,设计了耳式硐室施工方法,解决了大药量集中爆破难题;基于岩石爆破理论,结合过大落差断层工程特点,针对性设计孔径、孔深、装药量、封堵长度、炮孔布置及爆破振动安全控制,形成了完整的爆破参数选取及计算方法。新巨龙煤矿2302N工作面下平巷揭露综合落差12. 5 m硬岩断层,通过下平巷揭露点依次布置的6个探测孔,探明了断层向工作面延展初始走向,设计了垂直断层走向、沿煤层底板掘进探巷方案以及沿断层下盘煤层底板掘进爆破巷方案;通过实测信息规划了过断层路径,根据路径内断层产状变化划分了8个爆破区域,设计了各区域内爆破布置参数,并借助数值模拟对爆破效果进行了预测分析。应用效果表明,爆破裂隙贯通效果良好,采煤机过断层截齿消耗减少了40%～50%,相比传统过断层方法节省了时间一倍以上。新巨龙煤矿多个工作面均成功完成了过大落差工程应用,在保障工作面高效连续推采、减少过断层成本、保证爆破安全等方面取得了良好的效果。

110 kV全户内智能变电站接地网优化设计

全户内智能变电站占地面积小,入地短路电流高,虽然城区土壤电阻率相对较低,但接地电阻和地电位升仍难以降低。以某110 kV全户内变电站土壤模型为例,对新一代智能变电站典型设计方案110-A2-X1的接地网进行优化设计。优化设计时,通过分析设计规范对接地参数的要求,适当放宽接地网地电位升高的限值;基于CDEGS接地分析软件,分析不同面积和网孔尺寸的双层地网的降阻效果,以及不同数量和长度深井接地极的降阻效果,并对应用了双层地网和深井接地极的优化方案进行安全性评估和经济性比较。结果表明,与双层地网相比,接地深井虽然成本较高,但降阻效果良好,对于无人值守的110 kV全户内智能变电站,选取6口55 m的接地深井的降阻方式形成其接地网优化方案可满足各项安全性要求。

黄土深基坑土钉支护结构设计参数的灵敏度分析

结合兰州地区10余个深基坑工程实践,基于圆弧滑动条分法和网格法,建立了黄土地区深基坑土钉支护结构的内部整体稳定性安全系数计算模型,并利用全局差分法建立其灵敏度分析模型。结合某一工程,分析了安全系数及其灵敏度与各关键设计参数之间的关系,为土钉支护结构的优化设计参数提供了具有指导意义的取值范围,对黄土地区深基坑土钉支护结构的设计和施工具有一定的参考价值。

预应力让压锚杆设计参数对深埋巷道稳定性影响分析

新型预应力让压锚杆属于一种可延伸锚杆,具有较好的适应围岩变形的能力,在中国一些深埋煤矿巷道支护中得到成功应用。针对这种新型预应力让压锚杆支护系统,考虑围岩层面接触关系、锚杆与围岩接触关系、围岩边界条件以及预应力施加方法,建立了有限元数值模型。以某煤矿巷道支护实例为研究背景,探讨了新型预应力让压锚杆特征参数(让压点和最大让压距离)和设计参数(锚杆间排距、锚杆直径和长度、预应力)对锚杆支护性能的影响,为新型预应力让压锚杆的设计提供参考。