高速铁路海底隧道C50高强抗裂混凝土模筑衬砌关键技术实施方案

海域钻爆法隧道面临高水压、高侵蚀性环境耦合作用的严峻挑战,我国铁路领域C50高标号抗裂混凝土模筑衬砌实施尚无成熟经验可循,相关技术方案研究是保障隧道百年服役期间主体结构质量安全的重要基础。采用实验测定、数值模拟等手段分别探究配合比体系、入模温度、一次浇筑长度等主要抗裂控制因素,配合比体系中降低水胶比和水泥用量,实施矿物掺合料双掺增量方案,添加抗裂剂均可有效降低绝热温升和收缩变形,控制入模温度、降低一次浇筑长度直接影响开裂风险。从配合比、原材标准、构造措施、浇筑振捣、拆模养护等角度提出关键技术实施方案,并在现场进行实施验证,抗裂效果理想。研究成果可为国内外海底隧道模筑衬砌的高质量建设提供有益借鉴。

基于鱼类体线感知机理的水下机器人水流场识别研究

无人水下航行器(Unmanned undersea vehicle,UUV)是水下作业探测中一种应用广泛的工具,它能否很好地适应水下环境对其远距离正常工作有着重要影响。与水下鱼类对比,机器人与水下环境间的交互能力相去较远,其中尤以水下机器人对海洋环境的水流特征识别最为重要。传统UUV在水下的控制运行必须消耗大量能量维持状态与运行,这种被动应对环境的方式具有很大的不足,也对无线遥控水下机器人的生存造成障碍。因此,水下机器人能否正确感知水流是其能否进一步探索利用海洋的重要因素。研究发现,鱼类的侧线系统可感知水流,并辅助运动规划。研究鱼类侧线感知水流的机理,针对鱼雷型UUV的不同水流环境,使用计算流体动力学方法提取本体压力数据,选择线性判别分析与支持向量机技术训练并建立水流感知分类模型,从功能角度仿生侧线感应水流能力。模型测试表明,不同的水流工况下UUV识别到不同模式,可进行本体周围水况区分度辨识,为水下机器人识别水流环境与利用海洋提供一种新的视度。

海底隧道二次衬砌承载力试验及安全性评价

海底隧道长达100年的使用寿命中,由于种种原因,可能使二次衬砌承担荷载逐渐增大,最终导致其破坏。为模拟二次衬砌这一受力过程,进行了海底隧道7种二次衬砌类型的承载力模型试验。通过试验分析,在荷载增大过程中,二次衬砌裂缝发生、发展规律和位移、内力变化规律,得到二次衬砌裂缝承载力和极限承载力。将试验数据与二次衬砌内力和承担荷载的长期监测数据比较,评价二次衬砌的安全性。研究表明:二次衬砌产生裂缝的顺序依次是仰拱、墙角、边墙、拱部;7种二次衬砌类型具有较高承载力,尤其是S5d型;二次衬砌内力及承受荷载监测数据远小于试验数据,二次衬砌具有较高安全储备。

波束域ETAM算法在无人水下航行器中的应用

线列阵的方位分辨率受阵列孔径所限制;结合基于UUV(Unmanned Undersea Vehicle)小型拖线阵的应用,针对时域ETAM方法在等强度多源检测时性能下降的问题,提出采用波束域ETAM方法进行被动孔径合成处理;在满足时空相关特性前提下,该方法利用目标噪声中的低频线谱成分,根据时间处理增益转换为空间处理增益思想,通过时间补偿,对阵列孔径进行扩展,从而达到获得高动态空间增益、显著改善目标方位分辨力的目的;分析结果表明,该算法具有很好的多源检测性能,而且进一步验证了其高分辨特性,在UUV平台上具有很高的应用价值。

我国海上油田集输设施费用测算方法探讨

本文对我国海上油田开发的可行性研究和经济评价中如何测算集输设施费用问题,用实际资料结合经济计量学方法,提出了三种测算式供实测选用,并建议用以油轮为主的测算式供今后推广。

平面P波入射下海底衬砌隧道地震响应解析分析

基于Biot流体饱和多孔介质和理想流体介质波动理论,采用Hankel函数积分变换法(HFITM),在考虑水下饱和土的流固耦合及水–土–结构动力相互作用条件下,给出海底衬砌隧道对平面P波散射问题的解析解。Hankel函数积分变换法能够较好地处理半空间表面边界条件,避免了传统研究中的"大圆弧假定"。在解析解的基础上,计算分析了入射角度、入射频率、海水水深和隧道埋深等因素对场地位移和隧道应力的影响。结果表明:入射角度、入射频率、海水水深和隧道埋深对场地位移和隧道应力影响明显;入射角不同时,场地水平位移和隧道动水压力随着入射角的增加而增加,竖向位移和隧道总应力随着入射角的增加而减小;入射频率不同时,隧道应力随着频率的增加而明显减小;海水水深不同时,水深为10倍隧道半径时的场地位移和隧道应力最大;隧道埋深不同时,场地位移和隧道应力随着埋深的增加而减小。

海底隧道耐久性探讨

从材料腐蚀和隧道施工的角度分析了影响海底隧道耐久性的因素,指出海底隧道结构腐蚀的主要原因是海水及海洋大气对支护结构中钢材的腐蚀,提出了提高海底隧道耐久性的措施。

基于模型预测控制的欠驱动AUV直线路径跟踪

文中采用模型预测控制的方法,研究有输入约束的欠驱动自主水下航行器(AUV)的直线路径跟踪控制问题。前人多采用简化的线性系统模型,文中分别采用线性模型预测控制、线性时变模型预测控制和非线性模型预测控制3种算法对非线性系统进行研究,得出这些算法的性能对比。仿真结果表明,无论哪一种模型预测控制算法都可以在满足系统约束的条件下实现AUV的直线跟踪,且非线性模型预测控制的快速性和稳定性均优于线性模型预测控制。因此,模型预测控制算法具有较强的可靠性及鲁棒性。

海底隧道衬砌裂缝扩展试验研究

通过模型试验探讨了锈蚀钢筋混凝土偏压构件和普通钢筋混凝土偏压构件裂缝发生和发展的演变规律,对模型构件加载下的裂缝扩展宽度、扩展速度及扩展加速度进行了分析,据以判断裂缝的发展趋势及稳定性,从而提出合理有效的裂缝控制措施,为海底隧道衬砌的限裂设计提供参考。

基于无模型自适应控制的底栖式AUV路径点跟踪控制

为了解决海洋环境不确定因素高、底栖式自主水下航行器(AUV)模型参数难以精确确定等问题,将无模型自适应控制(MFAC)方法应用于路径点跟踪控制系统中。针对传统MFAC方法在航向控制中可能存在的积分累加效应引起的收敛速度慢、跟踪精度低等问题,设计了一种改进的MFAC航向控制器,证明了航向控制误差的有界性。接着,针对封闭型视线法制导算法应用于路径点跟踪控制时AUV在路径点切换处航向控制超调较大的问题,提出了一种双曲正切型航速调整策略,该策略可以明显促进AUV在路径点切换处的平滑过渡并改善跟踪误差的收敛速度。最后,进行了底栖式AUV航向控制以及路径点跟踪控制外场试验,验证了所设计算法的有效性和优越性。

水下生产设施制造生产线布局规划研究

针对水下生产设施加工制造过程专业性、可靠性、信息化程度需求逐渐加大的趋势,通过考察产品结构及工艺特点并借鉴国外此类生产基地的布局方案,进行生产线设备选型、布局规划研究,以满足水下产品小批量、多品种、多规格的特点。此布局规划通过生产过程中的物料输送进行检验,可见布局物流顺畅,并设计了布局相应的配套系统,为生产线建设提供参考。

青岛地铁8号线海底隧道高性能二衬结构混凝土抗腐蚀质量控制研究

兴建海底隧道,是世界各国交通事业发展的主流趋势,但是施工难度较大,影响质量因素复杂。基于此,论文就海底隧道二衬结构混凝土抗腐蚀质量控制进行分析,持续推动工艺创新优化。

自防水高性能混凝土在海底隧道工程二次衬砌中的应用研究

阐述了厦门海底隧道衬砌高性能混凝土配合比方案的设计技术路线。重点分析了高性能混凝土配合比方案在应用过程中需要注意的环节。通过现场试验验证,最终确定应用于工程中的施工配合比。

新奥法海底隧道防排水体系设计与应用现状综述

海底隧道由于所处的海域环境特点,使其在结构体系及防排水方面都具有较高的要求,长期渗漏水将严重影响结构与行车安全。本文对国内外新奥法海底隧道防排水体系的研究与应用现状进行了阐述,重点分析了衬砌外水压力、结构允许排水量与新型隧道防水材料的研究现状,综合比较后认为喷膜式防水体系在海底隧道中有着广阔的应用前景。

基于海底开采的高倍线强阻力充填技术

三山岛金矿新立矿区西南部矿体属海底开采，海底充填倍线达13，水平输送距离超过2000m，属于高倍线强阻力输送充填料浆。为了解决充填料浆输送距离长、倍线高、输送阻力大等技术难题，进行了分级尾砂物化。陛能测试，充填骨料配比试验，管道输送阻力模拟等研究。研究结果表明，分级尾砂颗粒较粗，脱水性好，但是在输送过程中易沉降；添加细颗粒，能改善分级尾砂的流动性；推荐料浆配比为1：6～1：8，料浆输送质量分数为72％。通过充填料浆环管阻力输送试验和理论计算，得出料浆最大输送阻力为9MPa，除去自重水力压头，需加泵压6MPa。工业应用结果表明，分级尾砂高倍线充填是可行的，为海底矿床安全开采提供了保障，实现了高倍线充填海底矿床。