Investigation on structural component behaviours of double bottom arrangement under grounding accidents

Marine accidents have caused immense casualties on various parties in shipping and shipbuilding industries, including financial and structural losses. This situation makes ship accident becomes a critical subject in naval architecture and marine structures, as it needs continuous assessment and investigation to broaden insight and data of collision and grounding phenomena. The paper aims to investigate structural conditions of a ship arranged by double hull system under accidental scenario, namely ship grounding. Fundamental concept of structure-rock interaction in poweredhard grounding is adopted to design impact configuration for calculation using finite element(FE)simulation. Involved entities are defined as the structure represented by tanker vessel, and oceanic rock is deployed as the indenter in analysis. Calculation results indicate that the crashworthiness capability of structural part strengthened by longitudinal girder is higher than other selected locations on the structures against rock penetration. Localized flooding of storage oil may occur during raking damage is formed on structural part between two girders.

特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术

针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强“锚-网-索”支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的“支卸协同”小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系。工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于700 mm,能够满足使用要求。

锚杆-围岩结构的耦合振动和减振

锚杆支护是隧道施工中常见的支护手段,而随着施工工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的影响。针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,提出减振措施;利用有限元软件GTS NX建立二维模型,验证支护体系的安全性。结果表明:锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显减弱;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。

厚煤层双巷布置切顶卸压作用机制

【目的】探究厚煤层双巷布置切顶卸压顶板运移规律及围岩支承压力分布机制。【方法】以古城N1302工作面胶带顺槽与回风顺槽为工程背景,对胶带顺槽单巷切顶实现双巷有效卸压,采用理论分析、现场试验与数值模拟相结合的方式,研究切顶卸压对于双巷布置的作用机制。【结果】结果表明:理论计算发现切顶后内应力场范围明显增大,能够有效减小胶带顺槽受力;现场试验发现相较于未切顶时,切顶高度为20 m时切巷围岩变形明显下降,但高位关键层提前回转造成回风顺槽在服务期间底鼓量增大。数值模拟发现在巷间煤柱宽度一定时,未切断上部关键层时提高切顶高度对煤帮垂直应力影响不大,当切断高位关键层时,回风顺槽煤帮垂直应力明显下降;在切顶高度一定时,改变巷间煤柱宽度可控制回风顺槽受力情况。

土岩结合地层纯钢双筏板预制旋挖钻机作业平台优化设计研究

为解决现有土岩结合地层中旋挖钻机作业平台存在的适用性不佳、现场安装误差大和重复利用率低的问题,文章提出了一种纯钢双筏板预制旋挖钻机作业平台优化设计方法。通过筏板体系作业平台有效解决了传统施工平台位置相对固定,导致适用性不佳的工程问题;通过纯钢结构设计,平衡“结构刚度”与“吊装重量”对作业平台的影响,经济社会效益好;通过横隔板支承体系与预制平台围成一个密闭空间,避免了施工产生的泥浆外溢现场,满足了文明施工要求。根据“旋挖钻机使用要求”与“公路运输要求”,确定了作业平台尺寸参数,并进行了地基反力和沉降变形验算,结果均符合规范要求,为土岩结合地层旋挖钻机辅助作业平台设计提供了新方法。

含有摇摆装置的双层桥墩结构随机振动分析

基于一种下层含有摇摆装置的双层桥墩结构模型,建立了系统的随机动力学系统模型,其中随机激励选用高斯白噪声模型,自复位恢复力采用经典旗帜形模型。运用广义谐波平衡法将旗帜形滞回力近似分解为幅值依赖的等效拟线性弹性力和拟线性阻尼力,获得原系统的等效随机系统;采用标准随机平均法理论,将等效系统近似为关于幅值的平均伊藤随机微分方程,建立并求解与之对应的Fokker‑Planck‑Kolmogorov(FPK)方程获得系统的稳态响应。探讨系统参数,如能量耗散系数等对系统稳态响应的影响,并通过Monte Carlo数值模拟加以验证。另外,借助Laplace变换,得到等效系统的转换函数及条件功率谱密度,结合下层幅值的稳态概率密度,得到下层幅值响应的功率谱密度估计。

基于双折减系数法的含软弱结构面岩质边坡动力稳定性研究

鉴于等比例强度折减法在折减过程中对粘聚力和内摩擦角采用同一系数,并不能真实模拟出结构的失稳破坏过程。依托于某一实际水利工程设计资料,建立该工程岩质边坡的非线性有限元模型,并在计算中重点考虑断层及岩层层面等软弱结构面的影响,基于双折减系数法对该含软弱结构面的岩质边坡在动力作用下的稳定性进行了研究,并与等比例强度折减法的结果进行对比。研究结果表明:双折减系数法得到的安全系数略大于等比例强度折减法,边坡失稳时的特征点位移值偏大,说明等比例强度折减法计算结果偏于保守;采用双折减系数法分析含软弱结构面岩质边坡动力稳定性是可行的,且能更加真实地反映出结构在失稳破坏过程中粘聚力和内摩擦角各自的安全储备。

考虑阻尼器失效的屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应分析

针对应用延性抗震理念设计的双层桥梁结构震后塑性损伤严重、功能恢复困难的现状,本文基于摇摆理念提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构体系,以控制结构地震损伤和提升结构震后功能可恢复能力。应用拉格朗日方程和动量矩定理建立了该类摇摆结构的刚体动力反应分析模型,并考虑了桥墩复位碰撞造成的能量损失和防屈曲阻尼器的失效。本文以常规双层桥梁结构尺寸的摇摆桥梁为研究对象,采用远场地震动、无脉冲近场地震动和脉冲近场地震动对屈服消能摇摆双层框架墩结构进行了地震反应分析和阻尼器参数分析。分析结果表明:分析屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应时需考虑阻尼器失效的情况,以防止低估结构地震反应的情况发生;阻尼器刚度的增加可提升结构体系减隔震效果,而阻尼器失效伸长量过小不利于结构减隔震。

双护盾TBM在杭州输水通道中的应用与实践

为解决双护盾全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)在输水通道施工中遇到的穿越构筑物、断层破碎带以及硬岩地层中掘进等施工难题,本文以杭州某输水通道工程为例,研究双护盾TBM在硬岩地层中掘进、穿越构筑物及断层破碎带等施工技术。提出了基于双护盾TBM研发、刀盘优化和掘进参数控制的双护盾TBM硬岩掘进技术。通过超前地质预报提前探测前方围岩情况、完善施工排水系统、合理控制TBM掘进参数的双护盾TBM穿越断层破碎带施工技术和通过采取注浆加固、刀盘扩挖、控制掘进参数的双护盾TBM下穿构筑物关键技术,保证了华东地区首台双护盾TBM的顺利施工。

加锚双排桩与“吊脚桩”基坑支护结构数值分析

加锚双排桩与"吊脚桩"是两种特殊的基坑支护结构,在设计与施工中的经验较少,因此,在此类基坑支护方案的设计与施工中,对其进行变形及安全稳定性分析极其重要。采用平面应变有限元法结合实际工程分析了两种基坑支护结构的变形及稳定特性。对双排桩,选择排距和桩体刚度两个主要的影响因素进行分析,提出了合理的排距与刚度大小;对"吊脚桩"则选择不同预留岩肩宽度与桩体嵌岩深度进行模拟分析,讨论桩体位移和弯矩的变化规律,从而提出合理的设计参数;并利用强度折减法分析了两种结构的安全性,从而为设计和施工提供参考依据。

卸荷过程岩体中弹性波波速变化分析

伴随岩体卸荷过程,岩体内部应力状态要进行调整,同时岩体内部几何结构也要发生变化。由于卸荷过程应力状态变化很复杂,文中利用卸载过程中岩体内部几何结构的变化来反映卸载过程,通过岩体几何结构对弹性波传播的影响来分析卸载过程的波速。为考虑弹性波作用下局部裂纹的相互作用,采用双裂纹模型近似分析。在双裂纹体系内部采用"相互作用"分析法,以部分考虑波在岩体内的多次散射;在双裂纹体系之间采用线性叠加分析法,以考虑岩体中缺陷影响的局部化。通过节理裂隙的张开程度和节理裂隙的张开率描述卸载过程对双裂纹体系的影响,由此,对比分析了开挖卸载过程中四种不同的玄武岩与主频25 kHz和主频1 kHz对应的弹性波波速的变化。结果表明,随着卸载过程的推移,主频25 kHz声波和主频1 kHz地震波对应的相对波速逐渐减小,但声波波速的减小幅度要比地震波减小的幅度小,声波波速可以降低到原来的80%,而地震波波速可以降低到原来的50%。结论对于水利工程、隧道工程等建基面的验收和评价有很好的指导意义。

4H-SiC(004)面双晶衍射摇摆曲线的分析

用X射线双晶衍射法(XRD)对4H-SiC衬底和在该衬底上外延生长的4H-SiC单晶样品(004)面进行测试,在所有样品的测试结果中发现,摇摆曲线主峰左侧160″附近均出现傍肩,并且主峰衍射强度也较低。依据X射线衍射理论对系统射线在测试样品(004)面的衍射峰位展宽进行计算,并对4H-SiC原子结构进行了分析。研究结果证实,摇摆曲线中傍肩的存在与射线源中的Ka2射线参与衍射有关,而相对较低的衍射强度受其(004)面的特殊双层原子结构的影响。

土岩组合双排吊脚桩桩锚支护基坑变形数值分析

随着基坑开挖方式、深度及工程地质状况的不同,出现了很多特殊形式的深基坑支护结构。在土岩二元结构地层条件下,双排吊脚桩桩锚支护方式的设计与施工经验很少。针对这种支护方式的设计与施工,以青岛市凯悦深基坑为例,对其进行变形及安全稳定性分析,利用Plaxis有限元软件模拟基坑开挖过程,并结合现场监测资料进行对比分析。结果表明:双排吊脚桩桩锚支护体系具有较大刚度,能够有效控制基坑变形及桩体位移,基坑位移主要发生在土体深度范围内。研究可以为此类支护结构设计的优化提供理论依据。

微量装药软岩光面爆破技术

在乌干达卡鲁玛尾水隧洞8~#支洞进口段软质岩隧洞开挖中,为了使软质岩隧洞形成平整、规则的开挖轮廓,提出并采用了微量装药软岩光面爆破技术：将导爆索作为炸药单独使用,孔底装入少量加强装药,同时将外圈崩落孔按软岩光面爆破设计,形成双层光面爆破。试验结果及实际应用表明：在软质岩隧洞开挖中采用这种光爆技术能取得较为满意的光爆效果,有效减少超挖,降低成本。介绍了该技术的试验情况、装药结构、设计方法,并根据爆破试验情况提出了微量装药软岩光面爆破参数。

内蒙古赤峰柴胡栏子金矿及周边地区构造形迹的“米字型”分布及其控矿特征

柴胡栏子金矿位于中国东部大兴安岭北北东向构造带与华北地块北缘近东西向构造带的交汇部位。该交汇区经历了多期构造-岩浆活动,产出了柴胡栏子、莲花山、红花沟等多个大-中型金矿床。航磁和遥感资料解译结果表明,矿田内发育北北西向、北西西向、北北东向和北东东向共4个方向的构造形迹,呈现“米字型”结构的展布特点,分别控制了晚古生代岩浆岩(脉岩)和主要金矿床的展布。在柴胡栏子金矿区,4个方向的构造形迹也组成了“米字型”结构,控制了矿体(矿化带)和化探异常的展布。矿田和矿区级别的构造形迹均呈现“米字型”分布特点,是新华夏构造体系分级控岩控矿规律的具体表现。上述认识为矿床成因研究和矿田成矿预测提供了重要的依据。

双连拱隧道结构内力样式及围岩稳定性模型试验研究

大型相似模型试验是双连拱隧道结构内力样式与围岩稳定分析研究的重要方法和手段之一。结合广州—惠州高速公路小金口双连拱隧道工程的修建,在II,III类围岩条件下,对双连拱隧道的施工方法和结构内力样式及围岩稳定进行了深入的研究工作。通过模型试验研究提出了一种新的施工方法——中导坑拓展法,这种施工方法对围岩的扰动少;同时采用三导坑法、双导坑法和中导坑拓展法3种施工方法进行模型试验研究。结果表明:周边最大径向位移发生于拱顶,其次为腰部;首次建立了双连拱隧道二次衬砌内力(轴力和弯矩)模型及围岩的稳定与变形的规律。这些研究成果对双连拱隧道的设计与施工具有重要指导作用。

岩石力学远程实验平台构建与实践

结合现代信息技术,基于"互联网+"的理念提出了构建岩石力学远程实验平台的思路和方法:采用双Client/Server拓扑架构提出适用于该平台的拓扑架构设计;借助模块化方法设计出平台的应用功能模块;制定出完善的操作流程和管理制度,保证实验平台的高效性和安全性。该平台将互联网与传统岩石力学实验方法深度融合,可为岩石力学实验技术发展的新形态和新方向提供依据。

土岩组合地层加锚双排桩基坑支护结构数值分析

为丰富加锚双排桩支护在土岩二元结构地区设计与施工中的经验,以青岛某典型基坑工程为背景,应用平面应变有限元法对桩体位移和弯矩变化进行数值模拟,选择桩体刚度、排距和嵌岩深度三个主要的影响因素进行分析,并对比现场监测资料。结果表明,加锚双排桩具有较大的侧向刚度,能较好地控制基坑工程的变形。本文研究可以为今后类似的支护结构设计提供借鉴。

摇摆-自复位双层桥梁排架墩抗震体系研究

为实现摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计和震后功能快速恢复,结合外置角钢、耗能钢筋、无黏结预应力筋设计了仅上层摇摆(模型1)、仅下层摇摆(模型2)以及双层均摇摆(模型3)的3种RSC双层排架墩。同时设计了一个普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)双层排架墩(模型4)作为参考。建立了不同排架墩的抗震数值分析模型,并结合1个RSC单层排架墩的拟静力试验结果验证了建模方法的准确性。定义了RSC双层排架墩在强震下的失效准则,分析了近断层地震动下各双层排架墩的地震反应。结果表明:与普通RC双层排架墩相比,各RSC双层排架墩基本自振周期显著增大。PGA为0.1g时,RSC双层排架墩的角钢屈服并耗能。PGA为0.4g时,普通RC双层排架墩的层间残余位移角为0.82%,RSC双层排架墩的层间残余位移角接近0,且各RSC双层排架墩中预应力筋均未屈服;除模型1中的外置角钢未被拉断破坏外,其余模型中的角钢均被拉断。模型4下层桥墩截面的曲率延性系数远大于模型1下层(非摇摆层)桥墩以及模型2上层(非摇摆层)桥墩截面的曲率延性系数值。

非对称连拱隧道不同开挖方案的比较分析

根据某高速公路非对称连拱隧道衬砌结构形式,针对地表平、地表顺倾斜和地表逆倾斜等地表倾斜情况建立了相应的有限元分析模型,选取围岩稳定性、衬砌安全性和偏压情况等反映隧道稳定性的性能指标,采用数值模拟方法综合分析了不同地表倾斜情况下不同开挖方案对隧道稳定性的影响。结果表明,地表倾斜状况显著影响非对称连拱隧道围岩和衬砌的受力和变形情况,非对称连拱隧道地表平时应采用先大洞后小洞的开挖方案,地表倾斜时必须综合考虑地表倾斜情况和大小洞的跨度差异,才能合理确定开挖方案。非对称连拱隧道隧洞开挖时,先开挖一侧的围岩应力释放会引起另一侧未开挖岩体的竖向应力增大,导致另一侧岩体开挖时释放的荷载也相应增大,使后开挖一侧隧洞的围岩位移和应力增大;开挖过程中应使左右洞的应力释放量尽量接近,降低最终拱顶沉降和拱顶围压拉应力,确保隧道围岩稳定及衬砌结构安全。