大冶铁矿-360 m开拓巷道注浆治水技术研究

巷道涌水问题严重影响地下矿山安全高效生产,采用注浆技术可有效治理巷道涌水问题。针对大冶铁矿尖林山采区-360 m水平巷道开拓过程中出现的巷道底板少量涌水、联络道工作面大量涌水的情况,制定了在DS23B01联络道东侧20 m的巷道点(26#)浇筑挡水墙,选用水泥单液浆和水泥-水玻璃双液浆2种浆液作为注浆材料,在26#向东112.5 m处实施浅孔注浆、在-270 m水平废弃的电机车维修硐室口部安装地质钻机,实施超深孔注浆的施工方案。结果表明:涌水量较大的情况下,在合适位置施工挡水墙可以有效截断涌水及淤泥的持续流动;在巷道底板涌水点附近施工浅孔钻孔进行注浆,并将注浆终压设计为5 MPa,可以有效治理巷道底板涌水问题;采用超深孔注浆方法对工作面涌水量较大问题进行治理,并进行分段注浆,能有效避免同水平涌水对施工过程的干扰,治水效果明显。研究成果可为其他矿山开拓工程治理涌水问题提供技术参考。

侧围外板B柱上方成形问题解决方法

针对侧围外板B柱上方的成形缺陷,通过分区域进行应变路径分析,使用线长法控制材料流入量以达到成形状态的平衡,并利用加强B柱上横梁筋和门洞两侧加凸包的方法,对制件结构进行适当优化,解决了制件缺陷问题。

水平管气液两相变质量流流型从分层流向非分层流的转变

基于文献中提出的针对常规管中气液两相流分层流稳定性的分析,考虑管壁入流对流型的影响,通过公式推导和分析得出了水平管中气液两相变质量流流型从分层流向非分层流转变的准则。通过室内实验研究和预测计算,分析了3种不同的流型转变准则中多个入流流量下管壁入流对流型转变的影响。研究结果表明,实际水平井筒的单位入流流量通常较小,对本地管道单元流型预测的影响可以忽略不计,但是通过不断累积,使得下游管道中流动参数发生变化,从而影响了下游管道单元中气液流动的流型。因此水平孔缝管中气液两相变质量流的流型判别可以采用常规管流型判别准则,但要分段进行。

某隧道岩溶突水机理分析及安全岩墙厚度的确定

结合涌水实例用地质法分析了涌水区溶洞暗河形成过程,并成功应用于涌水预报中;对岩溶涌水机理进行了分析,阐述了岩溶发育的条件及施工地质调查的范围与内容;从几方面分析了涌突水的成因及确定施工中安全岩墙厚度应考虑的几个因素,提出了本工程的安全岩墙厚度值及施工策略。

平流式沉淀池穿孔墙进水及隔板作用数值模拟

为改善实际运行平流式沉淀池悬浮物去除效率,借助计算流体力学软件FLUENT,利用标准k-ε两方程湍流模型和混合模型,对沉淀池底部进水、穿孔墙进水以及加入隔板后的穿孔墙进水3种运行条件进行了数值模拟,得到了沉淀池内流场分布及悬浮物体积分数分布。研究表明,穿孔墙进水较底部进水产生的回流区域小,水流均匀稳定,悬浮物去除率高;隔板的加入不但不会增加回流区域,而且对悬浮物具有显著的截留作用,可以减少沉淀池上部悬浮物浓度,提升沉淀池运行效率。

深海悬链线立管涡激疲劳损伤研究

讨论海洋平台钢质悬链线式立管SCR(Steel Catenary Riser)的涡激疲劳损伤问题。对于悬链线立管外的流体,给出涡脱落频率和升力对立管作用的计算方法。悬链线立管采用索结构模型,进行动力学分析并利用模态叠加法对其进行动力响应分析。根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则并结合S-N曲线,分析在不同流速下立管的涡激疲劳损伤。以工程中实际使用的1 500 m Spar海洋平台悬链线立管为例,对立管的涡激疲劳损伤进行了预报。并通过立管的参数研究,分别就立管外不同来流速度、立管壁厚、内部流体密度和柔性接头刚度对其疲劳损伤的影响进行了分析,得到了一些有意义的研究结果。

无排放加注影响因素的试验研究

通过搭建低温液体无排放加注试验台,定量控制进液温度、进液流量、初始壁面温度、加注结构和加注高度5个影响因素,并分析了其对加注特性参数(压力、最终充满率和加注时间)的影响规律.结果表明:进液温度、初始壁面温度对接收容器内压力产生正面影响;进液流量影响加注时间,而加注高度和加注结构对无排放加注产生综合影响.

黑土坡面细沟形态及剖面特征试验研究

[目的]对比分析不同坡度条件下黑土坡面细沟宽度、深度、宽深比、细沟剖面形态及沟壁坡度特征,为东北黑土区坡耕地细沟侵蚀防治提供科学参考。[方法]在野外径流小区不同坡度(5°和10°)下开展汇流冲刷试验[1 L/(min·m^2),历时60 min]。[结果](1)试验条件下,黑土坡面细沟剖面形态主要为"U"型,细沟平均宽深比介于2.3~4.9之间;(2)随着坡度的增大,细沟下切侵蚀作用增强幅度明显超过细沟沟壁崩塌侵蚀作用,导致细沟宽深比减小,细沟剖面形态由"宽浅型"向"窄深型"转化;(3)对于坡面不同位置,细沟平均宽深比在坡上,坡中,坡下位置分别为2.7,1.6,5.4,即自坡面上部到下部依次表现为"宽浅型"—"窄深型"—"宽浅型"的细沟剖面变化特征;(4)黑土坡面细沟沟壁坡度主要为37.7°~85.2°,其值随着地面坡度的增加而增大,且不同坡位之间细沟沟壁坡度表现为坡中位置大于坡上和坡下位置。[结论]防治东北黑土区陡坡耕地中段位置的细沟发育尤为重要,对缓解该区水土流失问题有重要作用。

T型分流/汇流连接井“品”字型墙均流防涡技术

王庆坨连接井是一个T型分流/汇流水工建筑物,是联接南水北调中线天津段干线工程与王庆坨水库的重要枢纽。现通过实体模型试验,利用三维超声波流速仪量测不同水力条件下连接井内的流速分布,提出了在连接井内设置品字型墙均流防涡装置的新技术。"品"字型均流防涡装置结构特点为:在连接井出口闸两导墙延长线及连接井中轴线上平行布置三排导流墙,形成"品"字型导流结构,通过调节三个导流墙的相对位置,达到使下游多孔箱涵分流均匀,且防止连接井内形成较大立轴漩涡带气进入下游箱涵。"品"字型墙均流防涡装置:结构简单,施工方便,投资少,运行维护费用低,可推广到类似的横向进水、分水工程中。

高超声速壁湍流入口条件生成方法的比较

给定恰当的入口条件是开展壁湍流数值模拟的关键问题。选取基于有限差分的直接数值模拟方法结合高精度的计算格式,详细讨论了自然转捩、波纹壁面结构导致的"Bypass"转捩和利用时间发展湍流场进行参数回收促发转捩这几种湍流入口生成方法在高超声速条件下的可行性,分析了这几种方法各自存在的优点和不足之处。计算结果表明,Bypass转捩和利用时间发展流场进行参数回收方法相比自然转捩能快速促发转捩,但自然转捩得到的湍流场品质更好。该项研究为高马赫数壁湍流数值模拟入口条件的选取提供参考依据。

基于k-ε模型模拟平衡态大气边界层的比较研究

平衡态大气边界层的准确模拟是计算风工程领域的基础性难题,也是研究热点问题之一。该文首先对近年来国内外针对这一问题的理论研究成果按入流边界条件、湍流模型参数、附加源项模型以及壁面函数模型等四个方面进行了全面梳理和系统总结,并建议了一组新的标准k-ε模型湍流模型参数和通用壁面函数模型表达式。接着,采用计算流体动力学方法,建立简单边界层流动数值风洞模型,按照以上四种类别采用递进的方法对这些理论成果进行了详细的数值模拟验证和比较分析。结果表明:基于湍动能k方程解析解的入流边界条件并不必然会生成平衡态边界层,它和湍动能剖面的数学模型表达形式关系很大;除入流湍流边界条件外,湍流模型参数取值及壁面函数对平衡态大气边界层的模拟亦有较大影响,而增加源项并不能有效改善速度和湍动能剖面在整个流域范围的自保持性。该文对这一类问题的研究具有一定参考价值。

冯家塔煤矿井下防水墙工程技术研究

在总结各种类型矿井防治水经验基础上,针对冯家塔煤矿地理环境和矿区降雨的特点,研究了井下防水墙的构筑技术,使之更加有效的预防地表涌水淹没井下巷道事故的发生,为矿井防治水工作提供保障。

连续墙埋置深度对超深基坑降水效果的影响研究

作为"两墙合一"的地下连续墙插入含水层中深度的变化对基坑降水效果改变十分明显。本文结合武汉地铁2号线范湖车站深基坑工程实例,通过三维数值模拟,详细对比了不同深度的地下连续墙内基坑降水场地地下水渗流场的变化。在此基础上,分析总结出了地下连续墙埋置深度对基坑降水的影响规律。

京张高铁八达岭长城站清污排水分离系统设计

京张高铁八达岭长城地下车站埋深达102 m,车站具有规模大、洞室群复杂、周边环境敏感的特点。基于保护生态环境的绿色设计理念,创新性提出地下车站清污排水分离系统的设计概念。详细介绍车站包括进、出站通道、站台层及设备用房的特殊结构布置形式,对站内各部位排水排放量进行分析计算,并结合各部位结构特点进行针对性的排水设计。考虑清水系统经过防排水措施的有效疏导,再经过排水管路、管沟自行排出车站;污水系统采用真空抽排方式提升至室外污水压力井;废水汇入通道楼扶梯下集水坑及废水泵房提升至室外废水压力井,在排水过程中清水与污废水排放路径达到完全分离,达到了清水可利用、污废水可纳入市政的环保目的。

用于可压缩壁面湍流LES及DNS入口边界条件的“回收-调节”方法综述

为了减小湍流流动问题的大涡模拟和直接数值模拟的入口湍流脉动边界条件对计算结果的影响,叙述了用于可压缩壁面湍流入口脉动生成的一种方法———"回收-调节"方法(recycling-rescaling method),叙述了这种方法的理论基础及简要推导过程,介绍了几种常用的"回收-调节"方法并指出了实现中的几个关键问题,分析了这种方法中存在的不足并对其应用进行了总结评述.该方法可为湍流、燃烧问题的大涡模拟和直接数值模拟方法的发展提供参考.

无漂移的可压缩湍流边界层数据的生成

本文描述了一种用于生成时间相关的三维可压缩湍流边界层数据的数值方法.该方法最早始于Lund的应用于不可压缩湍流边界层的Rescale方法,后来Urbin,Stolz等人又分别将该方法推广到了可压缩湍流边界层.其基本思想是将下游提取的边界层数据通过van Driest变换和修正Crocco关系式来建立湍流边界层内外层的速度和温度相似律,根据该相似律分别构建入口处内外层的流动参数,然后将内外层参数通过权函数加权合成为入口条件.Sagaut指出,Urbin和Stolz提出的Rescale方法存在着边界层漂移问题,入口处的Re数无法固定的缺点.本文直接给定入口处的名义厚度和动量损失厚度来固定入口处的来流Re数,为了解决相应的入口条件超定问题,首先采用动量损失厚度来无量纲化边界层外层法向距离,然后将权函数中的常数设置为一个优化变量,通过对该变量的设计将内外层参数加权合成为入口剖面,使得生成的入口边界条件同时满足给定的名义厚度和动量损失厚度.最后,将该方法成功应用于M∞=3的可压缩湍流边界层数据的生成,计算结果和DNS结果保持一致,充分说明了方法的可行性和适用性.

富水砂层超深基坑开挖突涌应急处置技术

富水砂层超深基坑开挖地连墙接缝处突涌风险极高、应急处置难度极大。文章以佛山地铁2号线南湖区间风井超深基坑开挖地连墙接缝处出现的巨大突涌应急处置案例为依托,详细分析了富水砂层超深基坑开挖地连墙出现涌水涌砂的原因及应急处置须考虑的重点问题,并科学制定了"坑内混凝土反压+控制坑内水位+外围注浆围堵的综合注浆法"的处置方法,成功、高效解决了富水砂层超深基坑开挖突涌问题,确保了施工安全,可为类似工程预防和应急处置提供参考。