深挖路基边坡静态爆破布孔参数研究

为了提高深挖路基边坡静态爆破效率,基于LS-DYNA数值模拟软件,对深挖路基边坡进行静态爆破数值模拟,从孔间距、临空面距离、孔深、倾角等方面分析布孔参数对静态爆破裂纹扩展的影响;以模拟结果为参考,进行现场静态劈裂施工,获得了良好的破岩效果。结果表明:随孔间距、临空面距离的减小,岩石裂纹发育更加充分,且临空面距离对裂纹扩展影响相较于孔间距对裂纹扩展的影响更为明显;随着孔深的增加,静态爆破对岩石的致裂效果减弱;钻孔倾角对边坡致裂、损伤影响较小;边坡裂隙对静态爆破两孔连线裂纹扩展起导向作用;此类模拟方法与现场施工吻合度很高,具有较广泛的适用性和经济性,为静态爆破现场工程提供了良好的科学指导。

基于岩心定向和OTV/ATV技术的露天边坡岩体稳定性研究

某露天矿边坡岩体稳定性主要受区内断层和节理裂隙等地质结构影响,为查明岩体结构面分布特征,通过对4个岩土工程勘察钻孔进行Reflex ACTⅢ岩心定向处理,但由于花岗岩侵入体与沉积岩接触带附近的岩体破碎、裂隙发育影响了岩心定向准确率,各钻孔高置信度的岩心定向数据比例仅为8.05%~34.29%。为此,本文采用光学电视图像(OTV)/声学电视图像(ATV)测井技术,通过高分辨率、连续、定向的360°钻孔壁图像有效获取了岩性和构造特征、关系和方向数据,提高了钻孔岩心定向的地质结构信息数据精度。在此基础上,利用赤平极射投影理论,通过动力学分析,发现该露天边坡主要破坏模式是楔形滑动破坏,概率为12.66%~34.99%,其次为平面滑动,概率为3.40%~20.36%,为露天开采边坡控制提供了依据。

基于改进鼠群优化算法的起重机主梁轻量化设计

为提高元启发式算法求解桥式起重机主梁优化问题的寻优精度与效率,文中提出一种改进的鼠群优化算法(IRSO)。该算法采用Hénon混沌随机反向学习初始化种群,提高算法的初始寻优性能;在追逐行为中,引入随机反向学习和高斯变异混合策略对鼠群进行逐维学习,增强算法的全局搜索能力;在搏斗行为中,采用翻筋斗搏斗搜索策略更新鼠群位置,增强算法的局部搜索能力;在算法中引入自适应余弦控制因子,实现算法控制参数之间的动态平衡,提高算法的整体寻优能力。仿真结果表明:与其他算法相比,IRSO算法寻优能力更优、收敛精度更高、稳定性和鲁棒性更强;同时,IRSO算法可高效地解决桥式起重机主梁轻量化设计问题,减重效果可达20.72%,具有较好的工程实际应用能力。

采空影响区高层建筑抗变形设计方法及应用案例

在煤炭资源型城市转型期,对土地资源的需求日益紧张,煤炭采空区不再只是进行城市绿化,而是越来越细分,在可利用的场地上进行工程建设。重点研究煤炭资源型城市采空影响区域内,基于数值沉降抗变形分析,高层建筑在保证安全的前提下,采用更加经济合理的地基基础方案及抗变形措施,这一设计方法的实施可以解决很多采空影响区内建筑活动因为过高抗变形措施费而停滞的项目,缓解了煤炭资源型城市发展用地需求。基于目前国内外采空影响区域内砌体结构及高层建筑抗变形设计分析方法,提出采用岩土有限元软件精细化模拟正常施工沉降变形及残余变形影响下的沉降变形;基于典型项目案例计算分析,提出抗变形设计的量化分析结果。分析方法及量化结果为后续煤炭资源型城市高层建筑的抗变形设计提供了可借鉴的经验。

西延高铁建造数字化平台研究

以BIM为核心的数字化建造技术在铁路工程领域应用越来越广泛,结合西延高铁项目,实际调研施工现场疑难点和需求,开展BIM技术应用路线研究并研发西延高铁建造数字化平台。平台按照规范化和标准化、构件化和模块化、开放性和可扩展性的原则进行设计,采用主流MVC模式进行开发。西延高铁工程分标段进行管理,研发平台包括标段管理、单位管理、工点管理、角色管理、用户管理和模型变更等功能,采用可视化手段,生动、直观地展示工程痛点,有效指导施工作业,提高现场工作效率和工程建设质量。通过平台研发和工程实践相结合的方式开展BIM技术应用,既支撑了西延高铁项目建设,也为高速铁路数字化建造提供了新的参考。

折纸型准零刚度系统的隔振性能研究

准零刚度隔振系统因具备高静态低动态的刚度特性得到广泛研究,但是较短的准零刚度行程限制了其在低频隔振领域的应用推广。基于非线性正刚度和非线性负刚度并联的理念,由Kresling折纸构型启发设计一种新型的准零刚度隔振系统,采用有限元分析准零刚度隔振系统的可行性。建立了折纸型准零刚度系统的力学模型,研究了在正常工况下阻尼比、荷载幅值和回复力模型高阶项对幅频特性和力传递特性的影响,并扩展到过载工况下折纸型准零刚度系统隔振性能研究。开展折纸型准零刚度系统隔振试验并与有限元结果进行对比分析。分析结果表明,隔振系统随着阻尼增大和激振力幅值减小,响应幅值和传递率均会减小。具备高阶项的回复力模型使折纸型准零刚度系统在正常和过载工况下具有更低的起始隔振频率、共振频率以及振动传递率。试验验证折纸型准零刚度系统具备较为良好的隔振性能。

中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

从研究背景与思路、机制/原理、材料/装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。认为:1)自主研制的超大型盾构机用直径8.01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平;构建了真实对数曲线大型滚子设计方法,突破了高精度大型滚子加工技术,处于国际先进水平,高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求;通过产品验收、装机应用论证和工程应用,表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损,可用于超大直径盾构隧道工程建设。2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层,以改善岩土环境为核心,研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂,形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术,建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系,保障了盾构安全高效掘进。3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题,研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂,温度敏感性低(黏温系数0.4)、抗水压能力强(最高抗水压3.5 MPa),整体性能提高1.3倍,为盾尾安全提供了有力保障;针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题,研发出了同步注浆充填剂,优化了惰性充填浆液配比,30 min零泌水,实现了壁后惰性充填,保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式,可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量,管片制作及拼装精度高,可降低接缝防水难度,提升成型隧道的质量,无需设置手孔,无需人工紧固作业,自动化程度高,施工效率高,可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工,且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换,在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣,解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题,机械化和智能化程度高,安全可靠,施工效率高,可改善工人作业环境,节省工期和成本。中国盾构隧道建设取得的巨大成就,推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步,但仍时有安全事故发生,需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内,中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期,面临的建设条件将越来越复杂,技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康,需处理好盾构隧道技术领域的关键问题,实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用,以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展,形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

电机轴承油膜击穿电压阈值的计算及测试

变频器的广泛应用使变频供电引起的电机轴承电蚀问题日益凸显,为提出合理的抑制方案,需要界定轴承油膜击穿电压阈值。通过理论分析获得轴承最小油膜厚度,在此基础上建立油膜击穿微区的仿真模型,计算不同载荷、转速、温度下击穿电压阈值的变化,结果表明:低速、高温、大载荷工况下的击穿电压阈值会降低,更容易产生放电击穿电流;研究了轴承表面粗糙度对轴承油膜击穿电压阈值的影响,发现轴承表面粗糙度较大时,轴承油膜更易被击穿;搭建轴电压测试平台测试击穿电压阈值随温度和转速的变化,规律与仿真分析一致。

某工程连廊及不规则悬挑结构振动舒适度分析与控制

针对某工程连廊及不规则悬挑结构,基于MIDAS/Gen软件建立有限元仿真分析模型,按照国内外相关规范,验算结构正常使用时各人行荷载工况下的舒适度。针对不满足要求的结构,开展基于调谐质量阻尼器(TMD)的振动控制分析,并对无控制状态及振动控制后的计算结果进行对比。结果表明:连廊及悬挑结构在人行荷载激励下部分工况下竖向加速度响应超过规范限值,最大可达0.9839m/s^(2),采用TMD系统进行减振控制后,结构加速度响应得到有效降低;对于超限工况,TMD有效减振率在69%以上,最高减振率达90.82%,平均减率为85.59%。

高应力炭质板岩隧道开挖支护结构受力评价研究

为探究高应力下炭质板岩隧道开挖过程中围岩位移、支护结构内力变化规律,依托渭武高速木寨岭公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D建立三台阶七步开挖法下炭质板岩隧道的数值模型,提出强、中、弱3种支护方案;分析开挖距离对围岩位移、支护结构内力等因素的影响,并对支护设计参数合理性评价。研究结果表明:开挖过程中围岩累计沉降和收敛变形量比较:强支护<中支护<弱支护;开挖相同距离下,随着支护强度上升,支护提供的弹性抗力越强,围岩沉降和收敛变形减小;以强支护为例,支护结构轴力呈现先增大后减小的趋势,最终轴力不断上升但趋势变缓的特征,开挖距离50 m趋于稳定;支护设计参数评价时,开挖距离(50 m)结束,强、中、弱3种方案钢架受压安全系数最小值分别为3.903、3.718、3.264,#1拱顶处强支护钢架较喷射混凝土先破坏,混凝土安全系数最小值分别为3.491、2.987、2.666,#2左拱腰处喷射混凝土较钢架先破坏,故选择中支护方案,材料I25b×C25、初衬厚度26 cm、钢架距离0.8 m。研究成果可为类似软岩隧道开挖和支护结构的设计提供一定参考。

6082铝合金型材不同厚度处的组织和力学性能研究

通过对不同厚度处试样的表征与测试,研究了80 mm厚的6082-T6铝合金型材典型厚度处(表层、1/4厚度层和1/2厚度层)的组织与拉伸性能变化规律。结果表明,型材在不同厚度层存在显著的拉伸性能差异,相同厚度层的不同方向(纵向、横向和45°)的拉伸性能也有较大差异。1/2厚度层具有最高的纵向拉伸强度。这主要与型材的组织分布及织构组分共同作用有关。

基于可再生能源与储能耦合的建筑能源规划与利用

储能是可再生能源创新应用的支柱技术。“双碳”目标背景下,储能技术解决了可再生能源应用的技术困扰,并在削峰填谷、稳定能源供应中发挥作用。本文首先介绍了建筑能源供应系统的特征,其次分析了能源长期规划利用可能存在的问题,最后着重对比了不同储能技术的优劣势,并介绍了电池储能、氢储能及多种混合储能的具体应用。通过不同耦合方式的比较及储能技术的持续优化,将有助于实现能源结构转型,为建筑能源优化提供有效参考。

隧道岩溶施工处置技术研究

岩溶隧道处置技术一直是工程界的重点及难点问题,结合某高速铁路贵州区段施工状况,将隧道岩溶分为串珠型或管道型的线状溶洞、洞穴型溶洞及洞厅型溶洞,根据其不同的填充性质提出了不同的施工处置措施。并具体结合丫口寨隧道、斗磨隧道、大独山隧道,对典型岩溶,包括无充填型溶洞群、暗河、富水填充型岩溶、过水通道型岩溶及黏土填充型岩溶的处置措施进行分析,主要结论为,针对岩溶隧道,应综合考虑岩溶类型和特征,因地制宜进行设计、施工。

工业废渣协同水泥固化淤泥压缩特性

为实现绿色环保宗旨,推动工业废渣利用,通过高炉矿渣、粉煤灰和电石渣等工业废渣协同水泥固化淤泥的一维固结和扫描电镜试验,研究了工业废渣种类、掺量和养护龄期对压缩特性的影响,探讨了微观作用机制。结果表明:工业废渣协同水泥固化淤泥对压缩性能提升作用明显。随工业废渣掺量增加,固化土孔隙比和压缩量逐渐减小,屈服应力逐渐增大;电石渣协同水泥固化土压缩性能逐渐增大,粉煤灰和高炉矿渣协同水泥固化土表现出先增加后减小的规律,最佳掺量与工业废渣种类有关;扫描电镜试验表明胶结和填充作用是改善压缩性能的主要原因;最后,基于有界函数建立了固化淤泥的压缩量预测模型,拟合效果优异,可为后续施工和研究提供参考。

城市轨道交通车辆防滑保护控制技术

[目的]防滑保护控制技术是城市轨道交通车辆的关键技术,其控制目标为通过降低制动力来匹配轮轨间的实际黏着力,以减少或避免车轮踏面的擦伤。因此,有必要针对城市轨道交通车辆的特点,分析并研究城市轨道交通车辆的防滑保护控制技术。[方法]从防滑保护控制的原理出发,阐述了城市轨道交通车辆的轮轨黏着理论;介绍了城市轨道交通车辆的电制动防滑、空气制动防滑及电空混合制动的控制原理,以及轮轴抱死情况。[结果及结论]牵引系统的电制动防滑和空气制动系统的空气制动防滑均以蠕滑率和减速度为判据进行滑行检测。通过对制动力的调整实现对轮轨间的黏着利用率最大化,尽量避免轮轴抱死和车轮擦伤现象的发生。在电空混合制动的防滑控制方面,需根据不同系统的特性及滑行判据的差异,采用合理的防滑控制接口方案,以确保系统间防滑功能的正确配合。

基于BIM技术的智能建造管理系统设计与应用

为有效提高铁路建设信息化、智能化水平,设计基于BIM(Building Information Modeling)技术的智能建造管理系统,通过自动创建实体结构树、模型轻量化等技术,实现了基于BIM数据的精细化、模块化管控,协助管理人员有效决策。应用表明,该系统以项目为管理单元,将工程建造过程中的进度、质量、安全等多维信息与BIM模型深度融合,实现施工过程中数据的自动采集和流转,为项目建设提供高效管理手段。

基于防水粘结层附着力的桥面铺装层间粘结强度和抗剪强度预测

针对目前水泥混凝土复合式桥面铺装层间结合效果有损评价方法存在的弊端,通过室内试验建立特定桥面铺装结构和材料条件下组合结构的层间粘结强度和层间剪切强度与附着力之间的函数关系,同时求得温度修正系数;根据测得的工程现场防水粘结层的附着力计算得到组合结构的层间粘结强度和抗剪强度,进而换算成20℃条件下的强度标准值;并参照相关规范对实际工程层间结合效果进行质量评定。结果表明,防水粘结层对水泥混凝土的附着力与组合结构的层间粘结强度及抗剪强度存在较强的线性正相关,且强度预测值与实测值的误差基本都在10%以内;强度预测值换算成标准值后可直接借助规范进行层间结合效果评价。

基于固废物的土壤固化剂加固软土应用研究

通过利用矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等工业废料制备了一种固化效果优异、成本低的新型固化剂。研究表明:新型固化剂的水泥、矿渣、脱硫石膏、粉煤灰的最佳配比为30∶40∶16∶14;添加新型固化剂可以加速软土固化,与普通硅酸盐水泥固化剂相比,同等掺量下强度对比增长113%。此外,还可明显改善传统水泥固化土早期强度不足的问题,在相同固化剂掺量下,早期强度增长101%,可迅速满足工程需求。由此可见,该新型固化剂可以替代水泥等传统土壤固化剂,在工程应用中具有良好的前景。

矿渣-水泥与磷石膏-水泥固化软土力学特性对比研究

为优化工业废渣在软土固化中配置,选用磷石膏与矿渣替代部分水泥,通过无侧限抗压强度与海水浸泡试验对比分析初始含水率、工业废渣掺量、养护龄期及海水侵蚀对工业废渣-水泥固化土强度特性影响。结果表明:磷石膏-水泥固化土抗压强度随养护龄期延长而提高,随磷石膏掺量和初始含水率增加而降低;矿渣-水泥固化土抗压强度随养护龄期延长而提高,更适应较高初始含水率软土,随初始含水率及矿渣掺量先增加后减小。海水浸泡后,磷石膏-水泥固化试样因磷石膏掺量增加更易遭受侵蚀,表现为更严重的开裂现象与强度损失;矿渣-水泥固化软土更耐受海水侵蚀,各掺量下固化试样均未开裂,且海水浸泡导致的强度损失随矿渣掺量增加呈减小趋势。

考虑悬浮导向间隙变化的长定子直线同步电机力性能分析

常导高速磁浮列车长定子直线同步电机由于特殊的分离结构,气隙由悬浮与导向系统决定,导致牵引力与悬浮力容易受到悬浮与导向系统性能的影响。研究了一个长定子段下垂、悬浮磁极模块纵向倾斜和横向偏移三种工况对气隙的影响,基于有限元软件建立了2D与3D有限元模型,计算分析了长定子直线同步电机的牵引力和悬浮力,揭示了气隙变化对力的影响规律。分析结果可以为高速磁浮列车的牵引系统设计与控制提供参考。