L波段硅基多层堆叠MEMS耦合器

基于射频传输理论设计并制备了一款Si基多层堆叠微电子机械系统(MEMS)耦合器。该耦合器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。利用电磁仿真软件进行了建模仿真,并经过金属图形化、硅基通孔(TSV)、晶圆减薄、晶圆键合等MEMS工艺完成器件制备。采用三层硅片进行堆叠,信号传输时,通过上下两层金属的层间距离对耦合度进行调整,相比常规的平面耦合具有更小的横向尺寸。同时,为了减小信号传输过程中的辐射效应,在信号线周围设计了接地通孔,实现对耦合器的全屏蔽,使其免受外部电磁场的影响。所制备的硅基多层堆叠MEMS耦合器的频带范围为0.75~1.25 GHz,性能指标良好,尺寸仅为5.5 mm×6.0 mm×1 mm,相比常规的平面耦合结构缩小了50%,相比多层印制电路板(PCB)结构缩小了20%。

高架桥梁和盾构隧道的相互影响研究

根据江阴滨江路快速化改造及江阴靖江长江隧道工程现场实际施工工序,在桥墩桩基部分完成情况下,隧道左线穿越高架节点,在隧道左线建成工况下完成桥梁剩余桩基及满堂支架上部结构施工,在桥梁完成施工后,隧道右线穿越高架桥梁节点。论文通过Plaxis3D模型分析了盾构隧道施工对已建桥梁的影响,提出施工方案优化及监测等保障措施以确保桥梁施工过程中的隧道绝对安全。

盾构穿越软土地层预加固数值模拟与变形控制

依托佛山地铁3号线创驹区间盾构隧道工程,采用数值模拟得到不同加固方式下的地表沉降和隧道变形,研究了盾构穿越全断面软土地层时的变形规律,提出一套盾构安全穿越加固建议,并结合现场实测,验证了模拟结果的正确性。研究表明:盾构在全断面软土地层中推进时,地表沉降、隧道拱顶沉降和水平收敛值均不断增大,且主要发生在盾构通过时及盾尾管片脱出后,同时该段也是预加固的主要作用范围;先行隧道对地表沉降影响大于后行隧道;盾构穿越未加固土层时地表沉降、隧道拱顶沉降、水平收敛最大值分别为27.7 mm、13.78 mm、10.57 mm,采用超前预注浆加固时各变形分别为未加固的57.0%、69.1%、61.0%,采用三轴搅拌桩预加固时各变形分别为未加固的32.1%、50.2%、43.0%,预加固可有效控制变形,且三轴搅拌桩变形控制优于超前预注浆加固。当盾构区间地面环境复杂,不具备地面加固条件时,建议采用超前预注浆加固控制地表沉降量及隧道变形。

小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法

小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。

南京江北新区地铁盾构开挖引发地面沉降三维数值模拟预测

为研究地铁盾构施工引起的地面沉降问题,首先以Biot固结理论为基础,将土体本构关系拓展为黏弹塑性,考虑土体渗透性的动态变化,建立了地铁盾构引发地面沉降的三维全耦合数值模型;然后以南京地铁11号线江北新区马骡圩站至石塘公园站盾构施工区间为例,模拟预测了该盾构区间的沉降量,并完成了模型的校准;最后利用该模型模拟预测了地铁盾构开挖所引起的地面沉降规律,并模拟了盾构拱顶上方土体和盾构底部下方土体的参数变化。结果表明:实测地面沉降量与计算值吻合较好,模型可靠;以模型第二区间段为例,东线轴线处沉降量在52.41~54.52 mm范围内,西线沉降量在53.28~55.60 mm范围内;东线盾构隧道沉降以隧道轴线为中心对称分布,西线隧道开挖后,最终引起累积地面沉降量在轴线之间较大;随着开挖的进行,上方土体孔隙度、渗透系数及泊松比变小,变形模量增大,下方土体变化则相反。

超、卸载作用下考虑接头影响的盾构管片承载性能研究

地表堆载或侧方开挖卸载易诱发盾构隧道病害,影响施工及运营安全.现有研究难以综合定量评价超、卸载作用下盾构隧道的承载性能,其数值模型大多仅考虑环向或纵向接头的单一影响,将接头等效为切向及法向弹簧,难以考虑接头的非线性,或是直接将螺栓嵌入混凝土中,忽略螺栓预紧力的承载贡献,接头精细化程度不足.为此,建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,对顶部超载和侧方卸载工况作用下结构的受力特性和承载性能展开分析,获取不同工况下结构的承载极限及相应的变形阈值,并利用足尺试验验证了数值模型的可行性.研究结果表明:本文数值计算结果与足尺试验吻合良好,二者椭圆度变形差异小于10%;计算精度较仅考虑环向接头影响时提高约6%,较未考虑接头影响时(均质圆环)提高约30%,可实现盾构管片结构变形过程及损伤演化的动态模拟;盾构隧道有一定的富余承载力,当隧道上方超载达138 kPa或侧方压力卸载达26.3%时,结构相应的椭圆度分别为27.4‰和22.1‰,结构达到正常服役的极限状态,当隧道超出正常服役极限状态后,接头塑性铰逐步成型,结构软化并逐渐失效,接缝张开及管片错台也急剧上升;隧道侧方压力卸载达26.3%后,其接缝张开及管片错台曲线不再光滑,侧压卸载超36.8%后,曲线的起伏波动更为明显,隧道侧方卸载过程中结构受力响应更为复杂、敏感.

盾构隧道套筒-直螺栓新型环间接头抗剪性能研究

为在大直径盾构隧道中更好发挥接头的抗剪、定位功能,设计安装于管片环缝螺栓孔处、外套于螺栓的空心套筒,为了探究“直螺栓+套筒”新型环间接头的抗剪性能,以成都锦绣隧道为背景,建立环间接头的三维精细化数值模型,并开展足尺试验对数值模型的计算精度进行验证。结果表明:新型环间接头在抗剪过程中主要分为3个受力阶段:摩擦段、构件抗剪段和破坏失效段,其抗剪刚度随着错台的发展呈现出非线性。套筒对接头的抗剪性能有明显的强化作用,将超过其承载能力的剪切荷载平稳过渡给螺栓,避免了管片突然产生滑移错台,并对管片有一定的保护作用。套筒与直螺栓的受力配合机理为:在管片产生微小错台时,套筒发生弹性变形并承担主要剪力,随着错台量增大,套筒逐渐进入塑性状态,螺栓承担主要剪力。套筒的加入能显著改善环间接头对于微小错台的控制能力,并且由于其自身具备的导向定位功能,能在管片拼装阶段就达到降低错台率和错台量的效果。足尺试验表明新型接头的破坏形式为:套筒、螺栓进入塑性状态而失效,管片发生以螺栓孔为对称中心、与水平方向成30°~45°的对称剪切破坏,管片薄弱区域为螺栓孔附近位于管片内弧面一侧的钢筋混凝土。研究成果将为此类接头今后的工程应用提供参考。

王庄煤矿综放工作面快速回撤全断面掩护支护研究

针对王庄煤矿综放工作面回撤期间面临的工序繁琐、劳动强度大、支护材料难以回收重复利用、支护耗材易燃等难题,采用掩护支架代替架设圆木木桩、枕木木垛支护的全断面掩护支护,从数值模拟分析得出木垛和单体支柱的支护强度无法满足待支护区域对平均支护强度的要求,采用全断面掩护支护可以降低顶板下沉量,防止帮部裂隙的扩展贯通和保证煤岩体的完整性,使回撤通道得到很好的控制;将原有撤架工艺优化为绞车牵引全断面掩护撤架工艺,提高了回撤顶板支护机械化程度与作业安全性,缩短了回撤工期、减人提效。

铁路隧道钻爆法与盾构法施工碳排放强度分析

采用全生命周期理论,建立铁路隧道工程物化阶段和运营维护阶段碳排放核算模型。对隧道全生命周期进行数据收集和清单整理,实现碳排放量核算。对铁路隧道施工中的钻爆法和盾构法进行生命周期碳排放强度比较,结果表明钻爆法施工碳排放强度为16 785 tCO_(2e)/km,盾构法施工碳排放强度为9 184 tCO_(2e)/km,为钻爆法施工的54.7%。进一步分析表明盾构法施工水泥、钢材等材料用量及化石能源消耗量远低于钻爆法施工,直接碳排放量和其他间接隐含碳排放较少。研究对降低铁路隧道工程碳排放、推动铁路行业低碳发展具有重要参考价值。

穿越多种典型地层的跨海超大直径泥水盾构选型及针对性设计——以青岛胶州湾第二海底隧道为例

为缓解海底隧道盾构段施工中存在的关键问题,以青岛胶州湾第二海底隧道TJ-06标段为实际工程背景,针对“深蓝号”超大直径泥水平衡式盾构长距离、高水压穿越上软下硬土岩复合地层、全断面凝灰岩、断层破碎带、全断面花岗岩时的刀盘刀具磨损、刀具破岩能力不足、泥水舱滞排、刀盘泥饼堵塞和盾尾密封失效与主驱动密封失效等关键问题与难点进行针对性设计与研究,采取减小刀间距、优化刀具布置与形式、采用大直径短螺旋后接颚式破碎机排渣模式、加强并优化刀盘与泥水舱的冲刷等设计方案,实现了降低能耗、减少刀具损坏、缓解泥水舱滞排、提高施工效率,并极大地确保了施工安全的实施效果。

Ultra-Thin and Flexible Multi-Band Rejection EMI Shield

This paper presents the design and fabrication of an ultra-thin and flexible electromagnetic interference (EMI) shield that is capable of rejecting multiple unwanted frequencies. The design starts with the equivalent circuit model of periodic concentric rings to determine the initial geometrical dimensions of the rings efficiently. Then it followed by full-wave electromagnetic simulation to fine-tune the final dimensions for the desired frequency response. Impacts of various geometrical designs on the EMI shielding performance of the concentric ring design are analyzed and discussed. With these results, an ultra-thin and flexible EMI shield is fabricated using the screen printing technique. Finally, its multi-band rejection performance is validated experimentally. Good correlation between measurement and simulation is demonstrated in this paper.

考虑流固耦合效应的双模盾构施工对地表变形的影响

为研究考虑流固耦合效应的盾构施工对地表的影响,文中以穗莞深城际西宝区间大直径双模盾构在复杂地层中施工为背景,采用midas GTS NX软件建立三维有限元模型,探究渗流作用下TBM模式在硬岩中掘进时的地表变形规律。结果表明,对于位于裂隙发育、富水性及透水性中等的硬岩隧道,隧道开挖引发的地下水渗流会加剧隧道周围及地表的位移变化,因此,在计算盾构施工对围岩及地表带来的影响时,应当考虑流固耦合效应。

苏州轨道交通盾构隧道衬砌结构设计参数研究与试验验证

文章以苏州轨道交通1号~5号线盾构隧道衬砌结构为原型,进行了设计荷载下受力性能的足尺试验研究。基于苏州实际情况,综合考虑埋深、地层、荷载分项系数等不同因素,共完成了21组设计荷载的试验,得到了各工况隧道结构的裂缝、收敛变形、纵缝螺栓应力和结构内力等物理量。基于试验成果,讨论了不同荷载工况下修正惯用法弯矩传递系数的建议取值,发现现行设计所采用的ξ=0.3偏于保守,实际的ξ值在0.10~0.18之间。

基于微信公众号的盾构服务平台的设计与实现

针对隧道施工中施工方客户与设备制造公司存在的交流方式单一、流程繁杂、沟通效率低下以及员工日常生产资料重复填报等问题,结合微信平台的广泛普及与移动端的优势,提出一套面对盾构全生命周期服务的微信服务平台的设计方案。该平台结合盾构服务过程中的实际需求,实现掘进关键数据实时查看、需求故障意见报送流程、生产资料实时报送审核汇总、物贸商品展示意向提交等功能。通过与微信公众号的充分结合,根据施工实际进行优化,有效解决与客户交流渠道不通畅、流程繁杂、业务周期长等问题,让专业人员直接面对客户解决问题,同时整合各平台生产资料,减轻员工负担,实现资料的标准化和信息化管理。

钢纤维对超深埋地铁隧道混凝土管片抗裂性能的提升作用

随着国内地铁工程建设的深入,近些年越来越多的地铁线路碰到了超深埋区间隧道的复杂问题。超深埋区间隧道管片的受力情况复杂,管片在施工阶段、运营阶段更容易产生裂缝及其他更严重的病害问题,严重影响到管片结构的安全性及耐久性。在普通钢筋混凝土管片中掺入钢纤维是提升管片性能的有效措施之一。通过掺钢纤维钢筋混凝土管片和普通钢筋混凝土管片的足尺加载试验得到管片的破坏曲线,即施加荷载与管片顶底部收敛值之间的关系曲线。从试验数据中可以发现钢纤维的掺入可以延缓管片裂缝的出现,同时能有效控制管片裂缝的发展,对超深埋工况下的地铁区间隧道管片的受力性能及抗裂性能等均有显著的提升作用。

南京地铁7号线窑晓右线区间全断面灰岩盾构施工技术

南京地铁7号线窑晓右线220~431环区间段为全断面灰岩盾构施工断面,由于灰岩强度高、地层含水量大,导致盾构施工过程中出现螺旋机喷涌、出渣含水量大、刀具非正常磨损、施工效率低等问题。针对盾构施工过程出现的问题,有针对性的提出同步注浆、二次注浆、丙烯酸盐配合注入,前盾球阀、盾体超前注浆孔放水等改进措施,整体施工效率较改进前提升约48.1%。相关技术经验可为全断面灰岩盾构施工提供借鉴。

盾构掘进中遇群桩障碍基础处理施工技术研究

盾构法是当前城市地下隧道施工的一项主要施工工艺。盾构施工过程中遇地下障碍物偶有发生。以天津地铁10号线一期工程复兴门110kv变电站电源线穿越海河隧道工程为例,研究盾构施工中遇地下群桩障碍基础处理方案,从拔桩方案的选择、拔桩施工技术以及桩孔回填技术措施等方面,详细介绍了盾构掘进中遇群桩障碍基础处理的施工技术,为类似盾构掘进项目提供参考。

土压平衡盾构穿越含砂土层地表变形规律与控制技术

以西安地铁二号线某区间工程土压平衡盾构施工为背景,基于监测数据的统计结果,结合现场渣土改良试验,研究了土压平衡盾构穿越黄土地层及全断面砂层时地表变形的主要影响因素及其控制技术,并根据计算结果给出了土压平衡盾构穿越含砂土层过程中的土舱压力、出土量、注浆压力和注浆量等变形主要影响因素的经验值.结果表明,土压平衡盾构穿越含砂土层过程中,表现出了较强的不适应性,但经膨润土泥浆对渣土进行改良后,盾构开行顺利,施工进度较快.当土舱压力、出土量、注浆压力和注浆量分别控制在140～260kPa、54～56m3、210～300kPa和每环4m3时,土压平衡盾构表现出了较好的适应性.相关结论可为类似工程解决土压平衡盾构对穿越土层的不适应问题提供参考.

内张钢圈加固盾构隧道结构极限承载力的足尺试验研究

为提高既有盾构隧道结构的极限承载力,以通缝拼装盾构隧道结构为对象,设计了两种加固类型的足尺试验。对试件进行了模拟上部堆载作用下的静力加载试验,分析了结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载力等,考察了内张钢圈加固方法对于提高结构受力性能的作用。研究表明:内张钢圈加固方法是一种合理有效的加固方法,能显著提高既有盾构隧道的整体刚度和承载能力;采用整环或半环方式加固后盾构隧道结构的受力性能相近,加固结构的破坏模式均是由于局部粘结失效所导致的结构破坏。

地铁盾构隧道足尺整环结构极限承载能力试验研究

为研究地铁隧道衬砌在侧向荷载作用下的极限承载力和变形能力,上海申通地铁集团有限公司和同济大学近期完成了基于地铁隧道变形治理的衬砌整环极限承载能力试验研究。介绍了地铁衬砌结构整环试验的研究内容,包括加载装置、荷载设计、测试内容以及部分试验结果等。