大盾构工作井侧墙自密实高抗裂混凝土配制及关键技术研究

针对工作井侧墙混凝土浇筑施工工况复杂的特点,从混凝土工作性能、力学性能、变形性能及现场施工方法等方面开展高抗裂自密实混凝土的配制与应用关键技术研究。结果表明,研制的高抗裂自密实混凝土具有优异的流动性能与体积稳定性能,可满足大直径盾构工作井侧墙复杂工况下的浇筑施工,通过控制混凝土下料高度、入模温度及模板侧压力等系列工艺,有效解决了大直径盾构工作井侧墙易渗漏的难题,具有显著的经济及社会效益。

关于美国西方化学技术EDC裂解炉炉管结焦问题的探讨

针对某个采用美国西方化学技术的EDC裂解装置,分析了在高负荷运行条件下影响EDC裂解炉炉管结焦形成的主要7个相关因素,并总结了相应的控制措施。通过合理的控制,达到了延长裂解炉良性运行周期、控制氯乙烯产品品质及相关单耗的目的。

压剪作用下单一闭合裂纹起裂扩展研究

构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程,应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角,侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响,单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正确性。研究表明:开裂临界相对尺寸λ→0或裂纹倾角α→45°,T应力对翼裂纹开裂角的影响作用可以忽略;周向拉应力随侧压系数k的升高而降低,翼裂纹起裂所需轴向应力增大;围压对翼裂纹的扩展存在抑制作用,且裂纹面有效剪应力大于0时抑制作用更强;试验观察到预制裂纹尖端出现翼裂纹和少量的反翼裂纹和共面剪切裂纹,翼裂纹的开裂角在预测值附近上下波动;单轴压缩,翼裂纹起裂应力随裂纹倾角的增大而增大;三轴压缩,翼裂纹起裂应力随侧压系数的增大而增大,与模型预测的变化关系具有一致性。

地下车站侧墙混凝土结构抗裂技术研究与应用

[目的]城市轨道交通工程地下车站侧墙混凝土开裂,会威胁地铁车站结构安全,需分析其开裂的原因,并提出地下车站侧墙混凝土控裂的关键技术。[方法]通过降低水泥用量及掺加高效抗裂剂,制备了低水化速率、微膨胀混凝土;对比研究了组分优化前后的混凝土对结构力学性能、绝热温升及体积变形的影响,从而验证地下车站侧墙混凝土组分改善后抗裂性能提高;在此基础上,对地下车站混凝土侧墙结构进行有限元模型仿真分析,计算不同侧墙厚度、分段长度对抗裂安全系数的影响,从而在满足抗裂安全系数前提下,确定不同季节地下车站混凝土侧墙分段浇筑的最佳长度;最后通过监测地下车站试验段各典型分段的温度变化规律,提出了侧墙混凝土温度控制指标。[结果及结论]地下车站侧墙混凝土收缩及侧墙混凝土受约束是引起地下车站混凝土侧墙开裂的主要原因。关键控裂措施为:引入高效抗裂剂提高混凝土抗裂性能,优化不同季节地下车站混凝土侧墙分段浇筑长度降低混凝土约束,严格控制混凝土温度指标。采用上述关键控裂措施后,地下车站侧墙混凝土裂缝数量极大减少。

基于融合多尺度多通道特征的深度监督网络实现裂缝检测

针对卷积神经网络在提取宽裂缝时,浅层卷积层在提取一些细节信息的同时也提取到了大量噪声的问题。提出了一个基于VGG-16骨架并融合深层特征的全卷积神经网络(fully convolutional network,FCN)分割网络,并在每层加入侧边输出以直接监督模型学习到更多的有用信息。此外,还采用了一种Focal Loss损失函数来解决数据集本身正负样本分类不平衡的问题。这种多尺度多通道深层特征与独特的损失函数融合应用,使网络具备很强的抗干扰性和较快的收敛速度。在DeepCrack数据集上,所提出的深层特征融合网络(deep feature fusion network,DFFN)与整体嵌套边缘检测(holistically-nested edge detection,HED)、FCN和DeepCrack相比,表现出更好的性能和更快的推理速度。

地铁车站侧墙混凝土抗裂防水施工技术研究

地铁车站侧墙混凝土抗裂防水施工技术是地铁施工的重要环节,与地铁工程项目的整体稳定性有直接关系。基于杭州地铁9号线一期工程,研究防水涂料结合耐根穿刺防水卷材组合防水施工工艺,并通过墙体抗渗性能测试来验证所提施工技术的可行性。结果表明,墙体各监测点位的最大渗水高度均在控制标准范围内,说明所提施工技术能够有效提升墙体的抗渗性能,证明了此施工技术的应用有效性。

高层结构地下室侧墙裂缝原因分析及修复

随着经济的发展,高层建筑日益增多,配套的地下室面积也在不断增大,地下室因裂缝导致渗漏的现象较为常见,对结构的受力性能、耐久性和使用功能产生了严重影响。通过对地下室侧墙裂缝进行了定性评估和形成过程的分析,并根据实际情况制定了适当的加固方案,最终妥善地解决了开裂渗水的问题。工程具有一定的代表性,通过研究能够对同类工程问题提供参考借鉴经验。

临空巷道二氧化碳致裂切顶卸压技术应用研究

针对坚硬顶板临空巷道强矿压显现问题,以晋能控股煤业集团有限公司马脊梁煤矿为工程背景,运用理论分析、数值模拟方法进行了临空巷道二氧化碳致裂切顶卸压技术应用研究,并成功完成现场工业性试验。结果表明:二氧化碳致裂切顶卸压技术能够降低应力峰值,应力集中远离巷帮,缓解矿压显现现象,切顶高度和切顶角度对巷道围岩控制有显著影响,切顶高度越大卸压效果越好,但当切顶高度达到一定程度后,继续增加切顶高度对应力降低影响不甚明显;切顶角度大时煤柱内的应力显著降低,切顶角度小时更利于优化巷道附近应力环境;马脊梁煤矿5015巷应用二氧化碳致裂技术切顶卸压,顶底板移近量、两帮变形量、支承压力峰值较未切顶时分别降低22.6%、28.7%、21.8%,显著改善了巷道的应力环境,减小了围岩变形量,有助于解决强矿压显现问题。

沿空留巷开采覆岩裂隙演化规律及卸压瓦斯抽采技术

沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同。为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征,分析了采动覆岩裂隙动态发育过程及应变分布规律,提出了沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区位置判别方法,并进行了现场工程实践。研究结果表明:低位覆岩受切顶影响,易发生破断垮落;高位覆岩区域未切顶侧覆岩裂隙较为发育,切顶侧与非切顶侧裂隙发育高度相同。采动裂隙形态、覆岩应变形态均呈梯形,随覆岩周期破断,采动裂隙呈跃进态势向上发展。不同区域采动离层裂隙角度集中在0°~10°,竖向破断裂隙区角度主要集中在80°~120°。基于关键层判别、采动裂隙角度及数量、覆岩应变特征等,结合通风方式,提出沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法,将抽采钻孔布置在“采动裂隙锐角发育区+高瓦斯体积分数”区域,判定得出试验工作面抽采靶区为与煤层顶板垂距30~46m、与辅运巷平距30~55m的区域。试验工作面开采期间整体瓦斯抽采效果良好,说明基于沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法设计的抽采钻孔具有合理性,可为沿空留巷开采“Y”型通风方式下卸压瓦斯抽采钻孔设计提供一定参考。

侧围外板后保险杠处成形缺陷问题解决方案

针对侧围外板后保险杠处起皱和开裂问题,通过CAE成形分析找出问题产生的原因,并对拉深工艺、零件造型、工艺排布等进行优化,改善成形过程,解决了零件起皱和开裂问题。

龙凤煤矿切顶卸压成巷围岩控制研究

为了提高煤炭采出率,基于龙凤煤矿生产条件,通过理论分析、数值模拟、现场监测等方法研究切顶卸压沿空留巷控制对策,提出“恒阻大变形锚索+单体和十字梁+可缩性U型钢”的联合支护方式。通过对巷道位移量、液压支架压力、巷道漏风量、沿空留巷甲烷浓度监测数据的分析,沿空留巷滞后工作面约130 m时围岩开始趋于稳定,巷道漏风率在2.14%~3.80%内,风量满足使用要求,沿空留巷回风流中的瓦斯浓度在留巷期间均低于1%,没有甲烷超限现象发生。经过现场观测,巷道顶板预裂切缝率高,液压支架压力明显降低,顶板卸压效果明显,取得了良好的留巷效果。

大采高松软煤层柔性充填沿空留巷技术应用研究

针对梁北矿厚煤层沿空留巷围岩稳定性问题,本文提出“预裂切顶-超前加固-高水充填”三位一体沿空留巷围岩协同控制技术。通过室内试验、理论分析、工程类比、数值模拟等方法,确定了梁北矿21051东工作面机巷沿空留巷预裂切顶、超前加固和高水充填支护参数。现场监测结果表明:梁北矿21051东工作面沿空留巷在滞后工作面120 m范围内围岩变形呈增长趋势,120 m后趋于稳定,最终变形量在可控范围,留巷取得成功。相关技术方法可为类似矿井沿空留巷工程提供一定参考。

无煤柱切顶留巷覆岩破坏特征及微震实测研究

为进一步研究无煤柱切顶留巷技术开采后的覆岩破坏规律,以柠条塔煤矿S1201−Ⅱ工作面为工程背景,采用物理相似模拟与数值模拟的研究手段,结合现场微震监测技术建立了微震波形数据库,研究了随工作面持续开采,无煤柱切顶留巷不同阶段的覆岩采动裂隙演化及应力空间展布特征,得出了工作面覆岩周期性破断规律。研究结果表明:工作面发生初次来压时的覆岩裂隙发育高度为57.6 m,切顶前中部裂隙带发育高度为95.5~96.1 m,裂采比为23.8~24.0,边缘侧裂隙发育高度为105.9~106.4 m,裂采比为26.4~26.6。切顶后工作面两侧裂隙带最终发育高度为104.3~105.2 m,裂采比为26.1~26.3,工作面中部裂隙带由于上覆岩层的不断压实弥合,最终发育高度为94.3~95.2 m,裂采比为23.6~23.8。当巷道分别处于掘进、切缝阶段,顶板位移基本没有产生改变;当其进入顶板下沉、切顶成巷阶段,顶板位移不断增大。切顶卸压完成后,巷道侧支承压力峰值增大,表明切缝之后的工作面跨度进一步增大,倾向支承压力不断增大;工作面顶板卸压效果显著,顶板产生大范围应力释放现象。在该工作面布置了微震监测系统,发现微震事件的周期性产生与工作面周期来压有强关联性,其发展过程可划分为萌芽期—发展期—高潮期,进一步综合得出覆岩的周期性破断演化规律。

四川盆地蓬莱—中江地区震旦系灯影组二段成藏特征

通过钻井、岩心、测录井及地震资料的综合分析,系统研究了四川盆地蓬莱—中江地区震旦系灯影组二段气藏的成藏特征。研究结果表明:(1)四川盆地灯影组沉积期,随着海水侵入,古陆多被淹没或侵蚀夷平,盆地逐渐演变为碳酸盐岩台地。灯二上亚段沉积期,川中北斜坡蓬莱—中江地区以发育台地边缘滩相和台地边缘丘相为特色,并可细分为滩核、滩缘、滩间海、丘核、丘缘、丘间海6种亚相,是储层发育的有利相带。(2)研究区灯二上亚段储层以藻云岩、藻砂屑云岩为主要储集岩,发育残余粒间孔+粒间溶孔型、粒内溶孔+藻格架孔型、裂缝型与孔洞型4种类型的储层,储层厚度分布特征与沉积相分布特征较吻合,位于台地边缘丘滩核的储层累积厚度大。(3)研究区灯二上亚段气藏的天然气主要来源于筇竹寺组烃源岩,烃源岩厚度大、有机碳含量及热演化程度高,气藏具备较好的烃源条件和封盖条件,具有“上生下储上盖”和“旁生侧储上盖”2种较好的生-储-盖配置关系。(4)研究区油气充注主要发生于三叠纪—白垩纪,为多期“准连续”型,灯二上亚段气藏主要经历了奥陶纪—志留纪古油气藏聚集阶段、志留纪—石炭纪古油藏破坏阶段、二叠纪—三叠纪再次生烃成油藏阶段和三叠纪—侏罗纪原油裂解生气阶段。

内燃机车底架边梁焊缝疲劳开裂的数值分析与结构优化

针对某型号内燃机车底架结构在运营过程中旁承梁与边梁之间焊缝的疲劳开裂问题,首先基于网格不敏感结构应力方法对原结构进行分析,结果表明,预测的开裂位置和裂纹方向与实际情况一致,证明了所定义的疲劳工况的合理性;然后对所提出的2种结构优化方案进行计算,结果表明,与原结构相比,优化方案II中各局部区域的结构应力至少降低了70%,疲劳寿命提高约36.9倍,满足结构的使用要求,是最优的改进方案。计算结果为结构改进提供了理论依据。

预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术研究

沁新煤矿为缓解采掘接替失衡局面,减少巷道掘进工程量,结合矿井煤层顶底板地质条件,设计“预裂深孔爆破切顶卸压沿空留巷技术”方案,以1025工作面作为试验地点开展了沿空留巷技术试验。通过对1025下顺槽进行补强支护后,在顺槽采空侧顶板施工深孔预裂爆破,实现对工作面顶板的预裂卸压,使工作面在回采过后采空区顶板岩层沿预裂爆破设计位置垮落,垮落后的矸石在靠近采空侧充填巷帮支护后方空间,形成下一工作面的回风顺槽。留巷后经过3个月的维护管理及矿压观测,1025下顺槽留设巷道围岩基本稳定,巷道顶帮变形量在可控范围内,满足回风顺槽使用需求。

L形边裂隙单圆孔砂岩单轴压缩力学特性

为加深对含交会裂隙圆孔岩石裂纹扩展和断裂机理的认识,分别对含一对水平边裂隙(A系列)和L形边裂隙(B系列)的单圆孔砂岩试样开展单轴压缩试验,建立颗粒流模型以提取加载过程中的位移云图和微裂纹数量,对比两个系列试样的变形和开裂差异,获得不同裂隙长度与倾角砂岩试样模型的接触力分布演化和颗粒位移分布情况。结果表明:1)边裂隙弯折缝改变了岩样的破坏模式,随裂隙长度增加或倾角增大,含水平边裂隙砂岩试样先后发生剪切破坏和翼型拉伸破坏,而含L形边裂隙砂岩试样先后发生共面剪切破坏和共面拉伸破坏;2)单轴压缩下砂岩试样中圆孔与裂隙的开裂相互作用,产生了剪切、共面剪切、翼型拉伸、共面拉伸和反向拉伸5种类型的裂缝,揭示了含边裂隙单圆孔砂岩试样的裂缝贯通机理;3)裂隙长度一定时,与含水平边裂隙砂岩试样相比,含L形边裂隙砂岩试样开裂晚、变形小、强度低、破坏早、稳定性差。

铸坯角横裂成因及控制

连铸板坯边部横向裂纹的产生主要是由于板坯在冷却中存在边部过冷现象,导致板坯的脆性温度区域刚好处在扇形段矫直区域内,在应力作用下导致裂纹产生,通过优化二冷段矫直区域喷嘴布局,避免板坯边部过冷,使板坯经过矫直段时处于塑性温度区域,从而大幅减少边部裂纹的发生率。

柔性涡流阵列传感器孔边裂纹监测技术

针对这一问题,提出了一种带双面补强的柔性涡流阵列传感器并用于孔边裂纹监测。通过COMSOL有限元软件建立传感器和被测试验件的有限元模型,分析提离距离、垫片磁导率变化和裂纹扩展对传感器输出信号的影响;制备带补强和不带补强的传感器,并开展挤压实验和在线疲劳裂纹监测实验;根据实验结果和仿真结果之间的差异进行误差分析。结果显示:随着提离距离和垫片磁导率的增加,传感器输出感应电压逐渐增大;传感器裂纹监测灵敏度随着提离距离的增加而逐渐减小;带补强的传感器可以在螺栓拧紧扭矩为63 N·m的条件下工作,而不带补强的传感器在拧紧力矩为50 N·m时完全失效;通过在线疲劳裂纹监测实验验证了带补强的传感器对裂纹具有定量监测能力,裂纹监测精度与激励线圈之间的间距一致,可达1 mm;实验结果与仿真结果之间的差异主要由提离距离引入。

高速铁路路涵过渡段上拱原因及框架涵边墙开裂受力研究

针对某高速铁路路涵过渡段发生上拱变形,导致框架涵边墙发生水平开裂病害,从过渡段填料特性、工程环境条件和过渡段填料发生膨胀变形的机理入手,研究过渡段膨胀力分布模式和作用机理。通过对第二类膨胀力作用模式的计算分析,得到涵洞边墙实际承受膨胀力的理论解,并建立路涵过渡段上拱量的计算模型。分析表明:边墙的承载能力不能满足涵背填土压力与填料产生膨胀力共同作用的受力环境,指出框架涵边墙结构按照偏心受压杆件计算的设计缺陷,提出应按照受弯杆件计算的设计建议,同时对其结构断面参数进行优化。