基于CFD⁃DEM的泥水盾构落石箱优化设计

目前泥水盾构所使用的落石箱存在清渣频次高、筛分效率低的问题。以洛阳地铁2号线使用的落石箱为例,采用CFD⁃DEM流固耦合仿真技术,明晰了卵石在落石箱管道中的运动规律,阐释了目前落石箱问题产生的原因,并对结构进行了优化。同时研究了格栅的倾斜角度与距落石口的距离对落石箱筛分效率的影响,结果表明:格栅倾斜角大于10°后,随着倾斜角度的增大,筛分效率逐渐降低。随着格栅与落石口距离增大,筛分效率逐渐提高,但当距离为80mm时,出现大粒径渣石堵塞格栅的现象。建议格栅倾角设置在0~10°,格栅与落石口距离在50~70mm。

不同盾构接收技术在地铁施工中的应用分析

盾构接收作为盾构施工过程中的关键风险环节,其技术选择对工程安全与经济效益具有显著影响。基于南京地铁三个车站的盾构接收案例,对比分析了传统“现浇混凝土挡墙”工法、“钢套筒”工法以及新兴的“装配式钢板箱”工法。通过适用条件、安全性能、施工工效、施工成本四个维度的综合评估,研究发现“装配式钢板箱”技术在盾构水中接收环节展现出显著的应用优势,特别是在应急抢险场景下的应用潜力,旨在为类似工程条件下的盾构接收技术选择提供理论依据。

基于核函数支持向量回归的盾构姿态预测方法

盾构机在掘进过程中,常因盾构机姿态控制不良导致一系列工程事故。为满足盾构隧道施工需求,需要找到一种能准确预测盾构姿态的方法,以达到合理纠偏的目的。提出了一种基于小波阈值去噪和支持向量回归(SVR)的盾构姿态预测方法,利用箱型分析法筛选并清洗原始数据异常值,采用小波阈值去噪对数据训练集进行降噪处理,有效地提高了模型的性能。以可决系数R 2平均绝对误差MAE作为评价指标,评估了4种核函数的SVR盾构姿态预测效果。依托杭州某盾构工程,验证了该方法的有效性。研究结果表明:原始数据经过异常值清洗、小波阈值去噪后,线性核函数SVR预测表现最好,刀盘水平姿态的R 2和MAE分别达到0.930和8.180 mm,盾尾水平姿态的R 2和MAE分别达到0.949和7.061 mm。

密封式热电离质谱仪的研制

通过对热电离质谱仪离子光路的理论计算和仿真模拟,经过详细的机械设计和部件加工装配,采用仪器离子源与手套箱一体化密封设计技术,研制了用于同位素丰度精密分析的热电离质谱仪。根据热电离同位素质谱计校准规范,用CRM500铀标准样品对仪器性能评价,仪器分辨率为518,内精密度为0.00498%,可测质量范围为6~270Da,手套箱密封等级优于3级。经过两年以上时间的连续运行,仪器表现了良好的稳定性和测定结果准确性,可实现放射性同位样品的直接分析。

大直径盾构隧道箱涵喷淋养护方法及应用

大直径盾构隧道预制箱涵件体积较大,在存放过程中,其结构内外温差过大极易导致箱涵表面产生裂纹,严重的将影响结构的牢固性。本文针对大直径盾构隧道箱涵件批量养护需求,开发了一套半自动化喷淋系统,并提出了系统的养护工艺。通过使用喷淋系统替代传统人工作业,可以精确控制喷水量;根据温度的不同,可自动调整喷洒量,单个喷头可喷淋40块中箱涵或者48块边箱涵,喷水量为2 m3/h,实现一天12 h连续喷淋。该系统成功应用于新建深圳至江门铁路珠江口隧道段站前工程SJSG-1标段,减少了盾构施工过程中箱涵长期存放导致的混凝土开裂、起皮等问题,降低了养护的水费和人工费,预计节约人工成本25.4万元,实现了高效、高质量的箱涵养护和环保施工。

盾构隧道快速应急处置的装配式钢板箱方案研究

随着城市轨道交通建设的快速发展,盾构隧道建设的安全问题受到广泛关注,尤其是涌水事故的频繁发生,导致财产和生命安全损失。为了应对复杂的地质水文条件和周边环境,提出了一种基于平战结合的暗挖隧道装配式安防关键技术。通过现场安装装配式钢构件,形成封闭的回灌水土空间,旨在快速封堵暗挖隧道涌水、涌砂和盾构隧道进洞接收。以南京地铁11号线行知路站接收井为研究对象,进行装配式钢板箱结构设计,并通过理论计算和数值模拟等综合研究手段,验证了装配式钢板箱在水中进洞及抢险工况下应用的可行性和安全性。

超大直径泥水平衡盾构气垫仓吸口改造技术研究

广东省广州市海珠湾隧道超大直径泥水平衡盾构穿越泥质粉砂岩复合地层,刀盘前以及密封仓中积渣滞排导致掘进参数恶化、刀具磨损严重、掘进效率受限、刀盘开口结泥饼等问题。针对超大直径泥水平衡盾构在复合地层中遇到的滞排问题,提出将P2.1泵吸口前移至泥浆门后方,增加了排浆吸口吸力,增强了浆液流动性及携渣能力,同时于P2.1泵前安装双管路液压闸阀采石箱,使大粒径渣土在P2.1泵前得以处理。气垫仓吸口改造后盾构掘进工效有所提升,对于改善刀盘前方以及泥水仓底滞排有一定效果,但由于鄂式破碎机无法动作,当掘进断面地层岩体较破碎、节理裂隙较发育时,极易发生吸口处渣土堆积、P2.1泵吸口压力突然降低、流量突然减少、挤压力上升、切口压力波动等情况,需频繁逆冲洗和开采石箱进行人工清理,进而影响了正常掘进环流,最终被迫恢复吸口及鄂式破碎机功能。相关研究成果可为同类工程提供参考。

济南地铁工程盾构机刀盘开裂原因分析及控制措施研究

刀盘作为核心部件,承担着切削土体和稳定掌子面的重要职责,其工作状态直接关系到盾构施工的整体质量和安全性能。在济南地铁盾构施工过程中,由于地层条件的复杂性和制造、工作参数选择不当,刀盘出现开裂问题。针对造成刀盘开裂的原因,刀盘增加针对性的耐磨设计、焊接应力处理措施优化为整体结构件热处理退火工艺,刀盘中心滚刀采用TBM安装方式、牛腿为嵌入式方箱设计,加强复合地层掘进参数控制。实践证明控制效果良好,有助于促进刀盘设计和焊接工艺的创新和优化。

大直径盾构隧道内部装配式箱涵拼装质量调查研究

对某在建超大公路和城市轨道交通合建盾构隧道共2275环装配式大尺寸箱涵拼装质量开展调查研究,重点关注拼缝宽度、拼缝错台、螺栓质量和轴力变化等质量指标。研究结果如下:(1)拼缝质量存在较大的差异性,拼缝宽度在5~40 mm内数量呈正态分布,拼装错台主要在2~10 mm内,部分拼缝错台超过16 mm,连接螺栓基本完好,但连接螺栓轴力在外界因素影响下损失严重,100 d后平均损失率达到51.58%;(2)调查分析了拼缝质量差异性的原因,主要受箱涵预制精度、施工安装精度、后期变形、施工荷载等因素影响;(3)提出了研发自适应性强的预制箱涵、提高预制精度、提高施工质量和加强隧道结构变形控制等提高拼装质量的方法。

基于SVM-PSO混合算法的12kV开关柜触头盒双屏蔽结构三维电场优化研究

开关柜在长期运行过程中可能会因触头盒电场集中导致放电甚至击穿事故,采用双屏蔽结构是改善开关柜触头盒内电场分布的有效方法。为此,以KYN28A-12开关柜为研究对象,提出了一种基于SVM-PSO混合算法的开关柜触头盒双屏蔽结构三维电场优化方法。首先,在Comsol Multiphysics中建立了开关柜的三维仿真模型,分析了接地屏蔽长度、高压屏蔽半径和长度对触头盒、接地屏蔽和高压屏蔽表面场强的影响规律;然后,构建了含触头盒、接地屏蔽和高压屏蔽表面场强3个优化目标的评价函数,采用SVM算法建立了不同接地屏蔽长度、高压屏蔽半径和高压屏蔽长度下评价函数的预测模型;最后,利用PSO算法进行评价函数的寻优,获得了触头盒双屏蔽结构参数的优化结果,并开展了三维电场仿真计算,相对误差为4.8%,验证了优化结果的正确性;优化后的触头盒在1.2Ur下的局放量为1.38 pC,验证了优化结果的有效性。研究结果为开关柜触头盒双屏蔽结构的设计和优化提供了理论依据。

大直径盾构隧道整体式预制箱涵高精度拼装系统的研究与应用

为满足大直径盾构隧道底部整体式预制箱涵的高精度拼装要求,解决目前预制箱涵拼装精度低、无法根据隧道线形精准调节箱涵拼装姿态的问题,结合箱涵拼装施工工艺质量要求,研制出一套整体式6自由度箱涵智能拼装系统,并应用于上海机场联络线2标工程。首先,介绍6自由度箱涵拼装机的系统组成与设计;然后,建立并求解三旋转自由度平台运动学正逆向运动方程;最后,利用ABAQUS有限元仿真计算结构的强度。研究结果显示:该拼装系统的结构强度、拼装平台运动范围与运动精度均能满足实际工程需求。经过在上海机场联络线的应用证明,6自由度箱涵智能拼装系统可实现箱涵高精度、智能化高效拼装,满足箱涵拼装施工工艺质量要求。

基于电磁屏蔽的专用车辆屏蔽箱体结构优化及仿真验证

为满足专用汽车轻量化与安全的要求,减少专用汽车电磁干扰,该文以专用车辆碳纤维复合材料电磁屏蔽箱为研究对象,使用Ansys Electronics Desktop软件对专用汽车结构设计方案进行了仿真试验,研究了屏蔽箱体厚度、开孔形状对电磁屏蔽性能的影响,并进行轻量化设计优化。结果表明:在低频率和高频率频段的电磁干扰下,箱体的厚度与屏蔽效能呈正相关;相同开孔面积下,箱体的开孔形状为圆形时屏蔽效能更好,而在谐振频率频段内上述因素无明显影响。经过轻量化设计优化后的车体屏蔽箱结构在低频率和高频率频段,屏蔽效能分别达到46.3 dB、32.2 dB,符合专用车辆对电磁屏蔽性能的要求。

基于循环神经网络的盾构姿态及掘进参数预测

在盾构机掘进过程中,盾构姿态和盾构总推进力是两大关键问题。为解决复杂地质施工条件下盾构姿态和盾构总推进力预测困难的问题,提出基于LSTM和GRU模型的盾构水平姿态和盾构总推进力预测方法,利用箱型分析法以及多贝西小波重构降噪对原始数据进行预处理,有效提高了模型的表现和模型预测的精度。依托杭州某道路提升工程,以盾构掘进西段南线为例,验证了方法的有效性。实验结果表明:原始数据经过异常值清洗、小波降噪后,LSTM模型不仅对盾构水平姿态预测效果较好,平均准确率和平均拟合优度分别为83.5%和0.819,而且预测能力优于GRU模型。

盾构近接施工对箱涵的影响分析与控制

依托北京地铁3号线3标工程,利用数值模拟研究了盾构隧道下穿施工对农展馆南路箱涵结构的影响规律,并通过现场实测数据验证了数值模拟结果的可靠性。研究结果表明:通过二次补浆可以将箱涵的平均沉降由7.3 mm减少为2.9 mm,纵向最大不均匀沉降由8.7 mm减少为3.1 mm;盾构施工过程中,后开挖隧道对箱涵结构沉降变形的影响大于先开挖隧道;二次补浆情况下箱涵纵向不均匀沉降为3.3 mm,底板纵向倾斜度为33/350000,横向不均匀沉降为0.3 mm,整体均匀沉降为2.9 mm,侧墙倾斜度为1/136500,都小于相应的控制指标。

箱体自动化焊接生产线工艺研究

大型金属箱体结构件作为某型武器装备的重要组成部分,其生产质量直接关系到武器装备的使用性能,因产品种类多、结构复杂、批量小等特点,目前多采用手工焊接的方式进行生产制造。针对大型金属箱体手工焊接效率低、质量一致性不高等特点,规划设计了一条箱体自动化焊接生产线,配备自动焊接机器人、变位翻转机构、AGV自动物流小车等设备设施,通过机器人焊接工艺、柔性工装设计、焊缝跟踪等技术的应用,生产线实现了上顶板、下底板及箱体三大部分结构件的自动焊接,焊接接头强度满足技术要求,焊接质量和尺寸精度满足工艺要求,该生产线同时可以满足多型金属箱体的焊接,生产效率高,焊接质量一致性好。

穿越箱涵段管道阴极保护和腐蚀行为的研究

长输管道在穿越河流、公路位置通常会采用箱涵的建设方式,与箱涵外的主管道相比,箱涵内管道电位难以测试;箱涵的钢筋结构可能会吸收阴极保护电流使箱涵内管道阴极保护电位不足,给穿越段管道带来腐蚀风险。为研究箱涵内管道的电位分布规律和腐蚀特点,在实验室搭建管道穿越箱涵的试验装置,测试和对比管道和箱涵在短路和未短路2种工况条件下,进箱涵、箱涵内和箱涵外管道的阴极保护电位和腐蚀速率;利用仿真软件进行箱涵屏蔽计算,探讨了箱涵对管道的阴极保护屏蔽效应。结果表明:箱涵与管道未短路时,箱涵内管道的阴极保护达标,腐蚀风险低;箱涵与管道短路时,箱涵内管道因箱涵的电流屏蔽效应,阴极保护电位不达标,腐蚀风险高,提高阴极保护输出电流,可以缓解箱涵内管道的腐蚀风险。

可替代箱式铅手套的复合橡胶屏蔽材料研究

特定核设施的乏燃料处理过程中,所涉及的主要为低能辐射射线,但如不加以屏蔽还是会对工作人员的健康造成一定的影响。针对这种特殊低能环境,在手套材料中掺入稀土元素Tm和Sm的化合物来达成一定的屏蔽效果和较好的物理性能。结果显示,某些稀土元素对γ射线具有良好的屏蔽效果,且对比传统屏蔽材料铅化学毒性低。并通过实验制出可适用于制作手套箱手套的材料,通过辐射屏蔽实验得出该材料对59.5 keV的能量屏蔽率可达33%~41%,且其他物理性能良好。根据这个结果判断这种材料可以在某些场合对含铅手套做一定的替代且能给相关屏蔽防护用具的设计提供参考。

大直径盾构隧道预制衬砌吊运系统设计

为适应大直径盾构隧道衬砌环管片和整体式预制箱涵件安全吊运拼装的需求,解决目前管片吊机和箱涵吊机起重能力小、吊装所需净空尺寸大等问题,研制出一套管片吊运和整体式预制箱涵吊运设备,并应用于上海新建机场联络线2标工程。实践表明,单管片吊机的吊运效率可以满足盾构机的掘进需求,箱涵吊运设备可实现大尺寸、重载预制箱涵件在低净空条件下安全抓取与快速吊运,为整体预制式箱涵的推广应用提供装备技术支撑。

盾构隧道穿越基坑锚索区域施工技术

为了保证盾构隧道安全、快速穿越基坑锚索区域,以实际工程为例,通过分析雨水箱涵及河道与盾构区间的相对空间位置关系、地质情况及地表环境,制定了两种综合方案。实际施工期间未发生安全、质量事故,地表和箱涵沉降均在允许范围,表明措施有效。

基于G(E)函数法的低剂量率γ射线测量

为有效监测核电设施周边环境的辐射情况,研究中构建了低本底屏蔽箱体环境,对低剂量率γ射线进行了测量。测量过程中采用标准点源对HPGe谱仪进行刻度,通过去本底后计算获得了G(E)函数值,绘制了相应的函数值曲线。实验测试中在以控制源为中心,获取了位于20、30、40和50cm距离处的剂量率值,通过对^(60)Co剂量率测定,发现实验中更高剂量率的核素的实验结果更加理想。同时,采用环境检测仪器获得了3组辐射质在不同管电流下剂量率值,并采用FHT192测量值进行了结果校准,最终结果满足了γ射线源的剂量率实验指标。