煤层群下行开采底板应力演化规律与合理巷道错距研究

为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位置关系,提出遗留煤柱非均布载荷影响的底板水平/垂向距离判别方法,揭示了遗留煤柱水平/垂向间距对下伏煤层回采巷道应力变化率的影响程度。结果表明:垂直应力集中是导致下伏巷道失稳的主控因素,以垂直应力变化量0.2γH作为评判应力影响程度的临界指标,探究了不同因素影响下的应力扰动程度,随着遗留煤柱尺寸、煤层间距、埋深与岩层垮落角逐渐减小,底板岩层应力影响深度呈递减趋势;随着水平错距增大,巷道围岩垂直应力值、应力变化率差值不断减小,界定两者数值低于0.2γH与0.01时,围岩达到可控稳定状态;现场试验21320回风巷采用外错式25 m进行实测验证,优化布置后巷道顶板相对位移量控制在45 mm以内,服务期间巷道围岩工况稳定,验证了所得安全错距的合理性。

不均匀温度场下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空分析

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行研究。结果表明:钢管混凝土拱桥水化阶段和运营阶段径向温度场可简化为多段式折线变化规律。14:00时刻,水化阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)先减小后升高再减小,在距向阳侧界面D/8~3D/8处(D为钢管内径)存在一个大温差面,运营阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)呈先减小后不变再增加的非对称分布规律,从钢管混凝土界面至距其D/8处温度变化大。混凝土水化阶段和运营阶段管内混凝土脱空机理为:在温度场作用下钢管混凝土界面最大纵向应力差分别高达82.6 MPa和61.95 MPa,最大界面径向拉应力分别为0.8 MPa和2.06 MPa,均超过钢管和混凝土间的粘结强度。

地基非均匀沉降下天然气管道应力分析

湿陷性黄土在受水浸湿后产生了严重的地基非均匀沉降现象,对管道产生了附加应力,产生了肉眼可见的位移偏量,严重影响天然气管道的运输安全。针对志丹压气站天然气输气管道的复杂铺设结构进行了应力计算与分析,结合现场监测数据与数值模拟分析,给出关键点的应力和位移,验证了模型合理性,对输气管道应力状态进行预测分析,得到了对工程设计与改进具有重要意义的结论,为天然气管道的应力预测提供了理论依据。

地基不均匀沉降下输气场站埋地管道应力分析

在天然气输气场站地质为软土的情况下,容易造成地基的不均匀沉降,埋地管线易受到损伤。文中利用ABAQUS有限元软件进行分析,建立了管道-土体一体化有限元力学模型,分析了在地基不均匀沉降下,埋地管道的受力与位移情况,沉降量对管道应力的影响,研究了在管道壁厚、管道压力、管道埋深和土壤粘聚力变化下管道的应力变化,获取了管道最大Mises应力变化规律。

基于钢筋实际应力状态的基础不均匀沉降地下车库加固方法

某地下车库在降水作业时,将勘探孔改为降水井,引发突涌现象,导致基础底部脱空,筏板产生不均匀沉降,上部结构开裂严重。通过ABAQUS建立地下车库的实体模型,模拟承重结构的变形和损伤,探明地基不均匀沉降对承重结构的影响。结合现场实测结果、数值模拟结果及《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)推荐公式,获取承重构件受力钢筋的实际应力状态,为结构加固设计提供依据。最后,采取加大截面、粘贴碳纤维布等方法对该车库承重构件进行了加固处理,加固方法可为类似工程提供借鉴。

土体不均匀沉降下越站管道应力有限元分析

为探求土体不均匀沉降作用下管道的应力响应规律,以某分输站越站管道为研究对象,利用ANSYS有限元软件创建管-土1∶1非线性接触几何模型,以11次沉降监测值为依据,开展管道应力有限元分析。研究结果表明:沉降区域正下方的管道出现最大总变形,土体持续沉降会对管道变形产生严重影响;地上管道被支座固定时,易受下方土体沉降影响,造成应力集中现象;在管土相互作用下,管道应力会受相邻土体的沉降而逐步增大。研究成果可为天然气管道的设计、运维和完整性安全评价提供参考价值,有助于关口前移、控制风险。

复杂地质条件下钢筋混凝土结构受力性能数值模拟分析

为深入分析钢筋混凝土结构受弯承载力,研究不均匀复杂地质条件下钢筋混凝土结构受弯承载力数值模拟方法。以某城市东延线大桥主桥作为不均匀复杂地质条件研究对象,设计钢板桩围堰(A1)、钢管桩围堰(A2)以及钢筋混凝土排桩(A3)3种支护结构,并通过数值模拟方法,模拟不同支护结构在不同荷载以及开挖深度下的挠度、应力、位移、弯矩等指标的变化情况。模拟结果显示:钢筋混凝土排桩(A3)支护结构在较大载荷下可以保持较大的应力,同时产生较小挠度以及位移,具备较大承载能力,还能够在开挖过程中保持较小的弯矩以及失稳比,使支护过程具备较高的稳定性;并保障较低的变形速度与加速度,使钢筋混凝土支护结构更加安全。

超长底板不均匀约束对温度应力的影响分析

采用ABAQUS建立底板有限元模型,分析独立柱基和电梯井不均匀约束对底板温度应力的影响,总结影响超长底板温度应力的不均匀约束形式。通过分析,得出不均匀约束对超长底板温度应力最大值及其分布的影响规律,即底板厚度越薄、嵌入深度越大,不均匀约束对温度应力的整体增强作用越强。在此基础上,提出调整嵌入深度、电梯井位置、施工做法等减少不均匀约束对超长底板温度应力影响的技术措施及相应应力折减系数。

注浆法应用于局部非饱和黄土地基中的适用性

为了探明注浆法应用于黄土地区某既有高层建筑地基加固产生负面作用的原因,用以指导该建筑物进一步的加固工作。依托某建筑物纠偏工程讨论了注浆法在局部非饱和黄土地基中的适用性。采用现场监测方法对建筑物的沉降、倾斜以及地基土孔隙水压力指标进行了监测,结合地质条件以及前期加固方案,分析了注浆后地基土承载力不升反降、建筑物沉降速率增大的原因。结果表明:注浆开始后,建筑物沉降速明显增大,且南侧高于北侧,随着施工的暂停和恢复,沉降速率随之减小和增大。最大沉降速率达2.05 mm/d,南北两侧最大沉降差达40.78 mm。孔隙水压力变化趋势与沉降速率类似,最大孔隙水压力达990.21 kPa。停止注浆后,地基南侧各处孔隙水压力有所降低,降幅8.85%~45.56%。注浆使建筑物产生不均沉降的原因为,未凝结浆液中的水在注浆压力和较高的孔隙水压力作用下逐渐渗透到本就排水条件不良的地基土中,且由于地基内初始孔隙水压力及初始排水条件的差异,对地基产生了不均匀的影响,最终体现在建筑物不均匀沉降上。可见对于类似的排水条件不良且孔隙水压力过大的局部非饱和黄土地基,注浆加固前应采取打入排水板、泄压孔等措施消散孔隙水压力,然后再进行注浆施工。

不均匀升压的七电平开关电容逆变器

新能源接入电网需要更可靠的逆变器,针对现有多电平逆变器存在拓扑结构复杂和功率器件电压应力高等问题,提出一种不均匀升压的7电平开关电容逆变器。该拓扑结构由双电容开关模块和全桥电路组成,以较少的器件数量和低电压应力实现两倍增益的7电平输出。采用最近电平逼近法和基频调制策略控制开关管的导通顺序,实现电容与电压源的串并联。拓扑结构简单、开关损耗和电压纹波小,且满足电容电压自平衡和不均匀升压功能,极大地降低了电压谐波的畸变率,提高逆变器转化效率。最后对逆变器拓扑结构的工作原理、调制策略和电路参数进行了理论分析,并通过仿真和实验验证了该拓扑结构的可行性与有效性。

木材开裂成因研究综述

为了更好地解释木材开裂现象,基于国内外相关文献,从木材微观材性的角度对木材生长应力的释放、各向异性、含水梯度以及木材微观组织对外界气温变化的响应等几方面,对木材开裂成因的研究现状进行综述。木材开裂的微观本质在于细胞壁的破裂,而木材又受到木材树种、截取位置、树木高度、生长轮密度等因素的影响,使得木材内部易形成生长应力、干缩应力、干燥应力等残余应力,导致木材开裂。最后对树木纵向生长、木材材性本构关系、影响木材开裂环境因素等方面进行研究前景展望。

中俄东线天然气管道工程稻田软土地基下管道应力分析

为研究软土地区不均匀沉降引起的管道应力状态,结合中俄东线天然气管道工程(南通-甪直)工程实际,采用建筑地基基础规范推荐的公式计算地基沉降,利用ANSYS建立管土相互作用模型,计算管道在不均匀沉降作用下的变形与应力,计算结果与规范允许应力进行对比,评估管道安全性。结果表明,管道所受的应力状态满足GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》的要求。

大型储罐不均匀沉降及地震力作用下应力仿真分析

为了探究大型储罐在不均匀沉降、地震力以及二者耦合作用下的应力分布情况,利用Ansys/Workbench有限元软件对某5×10^(4)m^(3)大型浮顶储罐进行了建模仿真。结果显示相较于理想工况下储罐的应力分布,不均匀沉降或地震力工况下储罐结构应力变化均较小,储罐相对安全;但双因素耦合作用下储罐会产生严重的应力集中,Mises应力最大值达835.03 MPa,已远大于材料强度极限值740 MPa,储罐已处于不安全状态,考虑地震力的不可抗性,大型储罐运行中应严格控制不均匀沉降变化范围。

湿陷性黄土地区离心式压缩机管道应力分析

湿陷性黄土是一种特殊的土质,受水浸湿后由于结构被破坏会发生显著下沉。处于湿陷性黄土地区的工程,由于浸湿程度不同、上部作用荷载不同易发生不均匀沉降。为研究不均匀沉降对离心式压缩机管道的影响,首次通过考虑离心式压缩机基础与管道基础之间的沉降位移差值模拟湿陷性黄土地区的不均匀沉降,利用CaesarⅡ软件对离心式压缩机管道进行应力分析,对确定校核工况、调整管道柔性、降低管口荷载的思路都做了详细的描述。通过分析计算,排除了使用膨胀节及可变弹簧的设计方案,最终采用恒力弹簧解决由不均匀沉降导致的离心式压缩机管口荷载超过许用荷载的问题,使离心式压缩机管口所受荷载满足厂家要求。研究结果对地质条件差、存在不均匀沉降的同类离心式压缩机管道的设计具有一定的借鉴意义。

某循环流化床锅炉高温过热器爆管原因分析

某循环流化床锅炉高温过热器出现了爆管的现象,爆口附近其他受热面也被吹损。通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、力学性能试验、断口分析及能谱分析等方法,对发生爆漏的高过鳍片管样品进行了失效原因的分析,结果表明:样品的角焊缝外观质量有缺陷,焊缝的边缘圆滑过渡不佳,局部存在凹陷,角焊缝其他检验结果及换热管母材与鳍片母材的其它检验结果未见明显异常;样品的爆管类型为应力腐蚀,主要是管屏在运行过程中由于不同位置温度差异大,由于热胀不同产生了应力,此外,角焊缝残留了部分焊接应力。角焊缝外观成形缺陷也加速了爆管的发生。建议对该循环流化床锅炉的高过管屏角焊缝部位进行探伤,若发现焊接缺陷,应及时消除。同时,应采取降低管屏热胀应力的措施,如可将管屏沿中部鳍片纵向切开等。研究结果可为国内其他锅炉同类问题解决提供参考。

市政燃气管道顶管施工研究

为探究市政燃气管道顶管施工中地基不均匀沉降对施工和管道稳定性的影响,本文以深圳市政燃气管道工程项目中某段顶管路段施工为研究背景,通过有限元分析软件进行模拟分析,结果显示在顶管施工中,土体竖向位移和沉降不可避免,最大竖向位移位于管道轴线;水平位移方面,正向位移出现在轴线附近,而负向位移在管道顶部和底部;土体应力分布呈现双峰型特征,并与埋深成正相关。通过具体案例的分析,以期为市政燃气管道顶管施工的研究提供参考依据。

基于构造应力的弱面斜穿巷道围岩变形特征

为研究弱面与构造应力组合作用对巷道围岩稳定性的影响,基于贵州木孔煤矿工程地质条件,采用3DEC软件,对全断面开挖下的围岩稳定性进行数值模拟,重点分析弱面倾角与构造应力对围岩变形及位移的影响,同时对围岩变形机理进行讨论.研究结果表明:巷道开挖后,水平方向的位移均表现为向巷道中心收敛;巷道竖向位移受弱面倾角影响较大,随着弱面倾角的增大,最大位移从拱顶逐渐转移到巷道左帮;巷道两帮的变形量随着弱面倾角的变化呈现明显的不均匀变形特征,所设置的监测点显示巷道两帮的位移在特定的弱面倾角范围内表现出相反的变化趋势.该研究结果可为巷道支护设计及工程应用提供技术支撑.

海鸿煤矿5~#煤层下分层工作面回采巷道布置研究

针对厚煤层下分层回采巷道面临压力大、维护难的问题,选取海鸿煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对该煤矿5#煤层下分层52102工作面回采巷道布置方式进行研究。对比分析了厚煤层下分层回采巷道3种常见的布置方式(垂直式、内错式、外错式),结合这3种巷道布置方式下围岩力学响应的数值模拟结果,确定52102工作面回采巷道最优布置方式为内错式,并基于此构建顶板力学简化模型,推导出巷道受力、弯矩数学表达式。分析了巷道围岩稳定性,并开展现场实测试验,结果表明:52102工作面回采巷道采用内错式布置效果良好,巷道围岩不均匀应力是影响其稳定性的主要因素,在内错距为9 m时巷道围岩变形能够得到有效控制。研究结果对于厚煤层下分层回采巷道合理布置具有一定的指导意义。

套管磨损与水泥环缺陷位置对套管应力的影响

以APDL为开发工具建立有限元模型,系统研究了非均匀地应力场中套管内壁磨损位置与水泥环缺陷位置对套管应力的影响规律。以塔里木油田迪娜2井5000m井深处为实例进行分析,结果表明,在一定磨损程度下,套管内最大等效应力总是在最大地应力方位取得最小值,在最小地应力方位取得最大值,工程中假设磨损位置在最小地应力方位是偏于安全的;水泥环缺陷明显改变了套管应力的分布规律,当套管磨损位置与水泥环缺陷位置角度相等时,套管内的应力最大,为最危险工况。

氧化膜形状对镍基合金应力腐蚀裂尖应力应变的影响

采用有限元数值模拟手段,分析了裂尖氧化膜在不同曲率下对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响。结果表明,随着氧化膜裂尖曲率的不同,氧化膜裂尖Mises应力和基体金属的Mises应力及等效塑性应变规律不同,曲率越大处,越易发生氧化膜破裂;在裂尖正前方,基体金属和氧化膜结合面处,会产生应力突变,易产生裂纹,也是发生裂纹扩展的薄弱区。