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关键词： 近地表井壁   动水注浆   注浆浆液配比   浆液扩散规律   注浆设计流程  

摘要： 水银洞金矿近地表斜井井壁围岩为破碎角砾岩层,导致与下伏长兴组含水层间形成导水通道,长期出现涌水现象,井下排水费用不断增加,且由于常年涌水侵蚀,使得井壁破坏加剧,严重危及斜井架空乘人装置运行安全。本文采用室内试验、数值仿真、相似模拟、现场实测等方法对水银洞金矿斜井近地表井壁涌水机理及注浆堵水技术展开了系统研究,揭示了注浆浆液扩散规律与注浆浆液配比、注浆参数之间的定量关系,确定了最优浆液配比、最佳注浆参数,同时提出了近地表井壁动水注浆设计方案及注浆堵水技术施工设计流程,取得了以下主要研究成果: (1)基于现场调研发现了斜井井壁涌水通道为破碎角砾岩层围岩裂隙,采取水化学分析方法,结合Piper三线图、模糊综合判别法和灰色关联度分析对水银洞金矿各含水区域进行了处理分析,得出了斜井井筒涌水来源为大气降水。 (2)采用了较长步距的正交实验分析及直观分析开展了注浆浆液配比试验,对注浆浆液的抗压强度、析水率、结石率、容重及流动率等指标进行了系统研究,揭示了注浆浆液配比对注浆浆液性能指标的影响因素,提出的适量粉煤灰替代水泥制备注浆浆液的方法具有一定的可行性,同时建立了注浆浆液各指标回归模型,得出了注浆浆液配比经验公式,优选出最佳注浆浆液:水灰比为1:1;固相比为6:4;膨润土掺量为4%。 (3)设计并制作了一种动水环境下注浆堵水试验装置,开展了动水注浆相似模拟试验,围绕最佳注浆浆液配比完善了试验方案,利用了压汞试验及分形理论对注浆浆液结石体孔隙结构、孔径分布及孔隙体积状态进行表征,发现了注浆浆液结石体内不发育或少量发育的介孔与微孔,且随着注浆浆液水灰比增大,孔隙度、样品分形维数随之变大。 (4)通过数值仿真研究了不同水灰比及不同注浆压力下的注浆浆液扩散规律及扩散压力分布形态。结果表明:当控制注浆压力为常量,注浆浆液水灰比为自变量时,注浆浆液水灰比增大,注浆浆液及浆液压力的扩散半径随之增大;当控制注浆浆液水灰比为常量,注浆压力为自变量时,注浆浆液的扩散半径与注浆压力成正比,浆液压力扩散半径随着注浆压力的增大而增大。 (5)构建了动水注浆设计流程及动水注浆堵水技术施工设计流程,前者主要包括涌水机理分析、浆液配比研究、注浆机理及注浆设计,后者主要包括注浆工艺、注浆材料、注浆方法及注浆效果评价。并结合所优选出的注浆浆液配比及注浆参数将上述两种设计流程应用到水银洞金矿斜井近地表井壁涌水治理工程中,基于注浆堵水效果评价,证实了最优浆液配比及注浆参数下的注浆堵水效果良好。

关键词： 水库除险   大坝加固   帷幕灌浆   富川   施工技术  

摘要： 以广西富川地区龟石水库加固工程为例，详细阐述了帷幕灌浆施工的过程、工程的成效及所面临的挑战，分析了帷幕灌浆施工技术的关键因素，包括材料选择、施工技术、质量控制和风险管理；进一步展望未来水库加固技术的发展趋势，共同推动水资源的可持续发展。

摘要： 2023年12月28日,在建世界最长高速公路隧道——中国交建新疆乌尉高速公路天山胜利隧道进口端传来喜讯:随着2号竖井响起震耳的爆破声,乌尉土建第五标段2-2井身开挖顺利完成。这是目前国内在建高速公路中最深的通风竖井,井深704 m,相当于南京长江大桥主塔高度的2倍。G0711乌尉高速公路是乌鲁木齐至若羌高速公路的组成部分,是新疆跨越天山连接南北疆的交通干线。其控制性工程天山胜利隧道全长22.13 km,是典型的特长高寒高海拔公路隧道,地质条件复杂,

关键词： 框架建筑   爆炸威力场   爆炸冲击波   动态响应   破坏模式   临界破坏荷载   损伤程度评估  

摘要： 框架结构具有空间分隔灵活和易于标准化工业化生产等特点,成为当今建筑物的主要结构形式之一。框架建筑作为人类从事生产生活活动的重要依托,其爆炸的响应和毁伤程度评估在爆炸事故分析和结构抗爆设计领域均是重要的研究课题。无论是对战斗部的毁伤效能进行评估,还是对框架建筑进行抗爆设计,首要的工作是建立破坏效果和爆炸威力之间的关系。当前常用的方法是使用有限元软件对爆炸荷载作用下建筑结构的破坏过程进行数值模拟,并结合外场试验进行验证。这涉及多门学科的专业知识,对计算模拟设备的要求非常高,需要消耗大量的时间和精力,由此导致评估工作的效率低,不能满足战场武器目标快速分配的实际需求。因此,迫切需要一种计算方法实现对框架建筑空间内爆炸威力场分布范围的评估,相关研究成果在结构抗爆设计方面也有重要的应用价值。 本文着眼于内部爆炸作用下典型钢筋混凝土框架建筑空间内爆炸威力场分布范围问题,采用理论分析、典型试验和数值模拟相结合的方法,研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的冲切破坏、爆炸荷载作用下蒸压加气混凝土砌体墙的动态响应和损伤破坏,探讨爆炸荷载、构件尺寸和材料强度对大承载面构件损伤程度的影响,对内爆荷载作用下框架建筑毁伤效应和框架建筑空间中爆炸冲击波传播衰减规律进行研究,实现对内部爆炸作用下典型框架建筑空间中爆炸威力场分布范围的计算。主要研究工作和创新成果包括以下几个方面: 1、基于钢筋混凝土板冲切破坏准则和双剪强度理论,建立了钢筋混凝土板临界冲切破坏荷载和冲切孔径的计算方法。针对爆炸冲击波与钢筋混凝土板的相互作用,利用数值模拟方法研究了比例爆距和爆炸距离对钢筋混凝土板迎爆面爆炸荷载强度的影响,基于数值模拟结果建立了预测钢筋混凝土板迎爆面任意点爆炸荷载的拟合公式,基于支座转角建立了预测钢筋混凝土板冲切破坏的临界荷载计算方法,采用双剪强度理论和虚功原理建立了钢筋混凝土板冲切孔径的计算模型,并利用现有试验结果进行了验证。结果表明,本文提出的冲切破坏临界荷载计算方法可以较为准确地评估钢筋混凝土板冲切破坏的发生,冲切孔径计算模型可以用来预测近距离爆炸荷载作用下钢筋混凝土板冲切孔径尺寸。 2、研究近距离爆炸荷载作用下蒸压加气混凝土(AAC)砌体墙的动态响应和损伤破坏,提出了基于墙体冲切孔洞面积的破坏准则。研究提出了模拟爆炸冲击波与AAC砌体墙相互作用的方法,包括材料模型及参数的选取、爆炸荷载的施加和砂浆粘结面的设置等。利用现有试验数据与数值模拟结果进行比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,利用数值模拟方法研究了近距离爆炸荷载作用下AAC砌体墙的损伤破坏机理,利用参数分析方法分析了影响AAC砌体墙动态响应和破坏程度的关键因素。结果表明,近距离爆炸荷载作用下AAC砌体墙整体呈现冲切型破坏。当炸药当量不变时,AAC砌体墙的冲切破坏面积随爆炸距离的增大呈现先增大后减小的趋势;减小砌块尺寸和提高砌块抗压强度能够降低AAC砌体墙的损伤程度,但效果较为有限;提高墙体厚度和砂浆抗压强度能够显著降低AAC砌体墙的损伤程度。基于AAC砌体墙的破坏机理建立了墙体冲切孔洞面积的计算方法,通过对比该方法的预测结果与数值模拟结果,验证了该方法的有效性。基于近距离爆炸荷载作用下AAC砌体墙的破坏特征,提出了基于墙体冲切孔洞面积的破坏准则,用以判定AAC砌体墙的损伤程度。 3、对典型框架建筑模型进行了内爆试验,研究了内爆荷载作用下框架建筑模型的动态响应和影响爆炸威力场分布范围的主要因素。结果表明,内部爆炸作用下,砌体墙由于强度较低和整体性较差,其破坏模式主要为整体式坍塌破坏,随着爆炸荷载的增大,墙体碎块的尺寸减小,分布范围增大;钢筋混凝土板在初始冲击波和反射冲击波的多次作用下,其破坏模式主要表现为中部区域的弯曲破坏和边缘区域的剪切破坏,随着炸药当量的增加,钢筋混凝土板中部区域的弯曲破坏转变为弯剪破坏;钢筋混凝土梁多表现为整体式的弯曲破坏,随着炸药当量的提高,钢筋混凝土梁的边缘区域出现剪切破坏;钢筋混凝土柱的损伤较轻,仅靠近梁柱节点区域出现破坏。框架建筑内爆炸对大承载面构件的毁伤范围大,其威力场分布范围由大承载面构件决定。基于爆炸试验和数值模拟方法对内部爆炸作用下钢筋混凝土框架结构的破坏过程进行了研究。研究表明,爆源房间钢筋混凝土板的破坏由爆炸冲击波引起,钢筋混凝土梁和柱及邻近房间的钢筋混凝土构件的破坏是由爆源房间钢筋混凝土板变形引起的协同破坏。 4、对框架建筑横向和竖向空间内爆炸冲击波的传播衰减规律进行了研究,建立了预测框架建筑横向和竖向空间内不同房间大承载面构件迎爆面中心的爆炸荷载公式。研究表明,爆炸冲击波的强度和作用范围随炸药当量的提高而增加;增大泄压口面积对近区房间爆炸冲击波的衰减影响较为轻微,对远区房间爆炸冲击波强度的衰减影响较为显著;增加构件截面厚度会增强其对爆炸冲击波能量的耗散作

关键词： 高压旋喷桩   水平承载力   直斜组合群桩基础   模型试验   数值模拟  

摘要： 常规输电塔塔基以桩基础为主,然而传统桩基础普遍存在施工不便、施工难度大、造价高等诸多不利的因素。针对上述存在的实际工程问题,本文提出了一种新型输电塔塔基基础形式即直斜组合高压旋喷桩基础。有别于工业民用建筑基础,输电塔塔基不仅需承受自身重量所带来的荷载,还需考虑如风力等水平荷载的影响。本文利用室内模型试验及数值模拟的方法研究了不同倾角的直斜组合高压旋喷群桩受水平荷载作用时桩身力学特性及承载变形机理,主要开展的研究工作及结果如下。 首先开展了高压旋喷桩固结体的室内配合比试验,根据实验结果选定了具有较高强度表现的水泥土配比,实验成果为后续高压旋喷桩的水平承载性能模型试验提供了重要的理论基础和科学参考。 随后开展了0°直桩及角桩倾角分别为10°和20°直斜组合加筋高压旋喷桩群桩基础的室内模型试验,得到以下结论:相同的工况下,直斜组合桩基础具有更加优秀的抗水平性能,其性能的提升与倾斜桩的角度有关;轴力的峰值均出现在桩顶位置,并随着桩身埋入深度的增加而逐渐衰减;受压侧桩体承受较大的正剪力,剪力沿桩身分布均存在反弯点;最大弯矩发生在受拉区对应的斜桩根桩的弯矩沿桩身呈现出小到大再变小的倒“V”型趋势。 最后利用岩土工程有限元软件PLAXIS 3D对室内模型试验进行模拟分析,发现数值模型试验所得的位移破坏模式与室内模型试验呈现基本一致,主要表现为旋转位移和拉压破坏。针对0°直桩群桩、10°直斜组合群桩和20°直斜组合群桩的抗水平极限承载力进行了详细研究相较而言,直斜桩基础性能提升分别达到22%和23%,与室内模型试验结果趋势基本一致。这一研究揭示了直斜组合群桩基础在抗水平承载方面具有显著优势。

关键词： 隧道工程   光面爆破技术   爆破设计  

摘要： 为解决传统爆破方法存在的超挖量大、施工成本高、围岩损伤严重等问题，文章依托浙江省湖州市天荒坪第二抽水蓄能电站工程S13等级公路复建工程的1号、2号、3号隧道工程，展开光面爆破技术在隧道施工中的应用研究，详细阐述了光面爆破技术的基本原理及应用优势，然后结合工程实际情况，确定了炮孔深度L、周边孔孔距E、抵抗线W等爆破参数，最后进行了实体工程应用。研究结果表明：采用光面爆破技术方案，能够将不平整度控制在8 cm以内；炮孔利用率超过96%，平均线性超挖量为9.3 cm，半孔率达到86.2%，工程应用效果良好，该技术可在未来隧道工程领域进行大规模推广使用。

关键词： 建筑竖井   火旋风   燃烧机理   FDS   烟气特性  

摘要： 火旋风是一种由火羽流和周围环境涡量场耦合作用所形成的旋转火焰。与常规的浮力驱动式火焰相比,它的热释放速率、火焰温度等参数都会显著增大。竖井常见于高层建筑中,其狭长结构有助于火灾的发展。近年来,随着高层建筑的不断增多,竖井内部疑似有火旋风现象的发生。当竖井底部出现火情,受内外压差的作用,若底部附近侧壁边缘存在一定开口,气流就会从外部涌入生成涡旋并汇聚,在汇聚到一定程度后可能会形成火旋风。相较于仅受烟囱效应的影响,烟气在竖井内部的传播速度大大加快,火焰高度也被拉伸了数倍。如果出现多个火源,它们还可能会因为彼此的热反馈和空气卷吸受限相互融合形成多火源火旋风,进一步加剧火势的扩散。火旋风释放的热量和不完全燃烧产生的浓烟可能会进入楼层内部,对周围的环境和人体造成严重威胁。弄清火旋风在竖井内部产生的条件,进一步了解其燃烧机理及其产生的烟气的特性和输运规律,可以为制定更有效的防火措施提供理论支持,最大限度地保护人员的生命安全、减少财产损失。 本文将理论分析、实验研究和数值模拟相结合,在小尺寸侧开缝火旋风发生装置中对不同进气口宽度和油池直径对单火源火旋风燃烧速率、火焰温度、火焰高度演化规律等进行了探究;通过改变油池个数、直径和无量纲火源间距,对多火源火旋风合并火焰区域中心轴线温度分布和周围流场特性进行了分析;应用火灾动力学模拟软件FDS(6.71版)对不同进气口宽度、油池直径、进气口个数和顶部开口方式下单火源火旋风的烟气特性和多火源火旋风的流动分布进行了模拟研究。 主要内容包含以下三个方面: (1)开展了不同进气口宽度和油池直径下的小尺寸单火源火旋风实验,描述了单火源火旋风的形成与发展过程,开展了单火源火旋风中心轴线过余温度与高度的无量纲分析,揭示了单火源火旋风火焰高度的演化规律。 (2)通过小尺寸火旋风发生装置以及燃料供应与液位控制系统进行了一系列不同油池个数、尺寸和火焰间距比下稳定燃料液位正庚烷多火源火旋风的测试。建立了多火源火旋风合并火焰区域中心轴线温度分布模型,探究了多火源火旋风环量与燃烧速率的相关性,提出了预测火焰拖曳效应下多火源火旋风火焰倾斜角度的关系式,并通过数值模拟对不同工况下多火源火旋风周围的流动分布进行了进一步表征。 (3)通过FDS模拟软件建立了与实地实验相同规模的竖井模型,设置了相应测点和切片对不同进气口宽度、油池直径、进气口个数和顶部开口方式下反映竖井内部火旋风烟气特性的参数进行了测量并对其进行了进一步分析。提出了不同工况下的温度变化和安全区分布规律,揭示了进气口个数对中性面高度的决定性作用,发现了能见度随油池直径与进气口宽度、个数的相反变化趋势。 图[47]表[8]参[188]

关键词： 河道内   连续刚构桥   围堰及基础   施工  

摘要： 以岷江特大桥跨越岷江河道内围堰、钢栈桥及基础施工为背景，针对完成跨主河道(106+198+106)m连续刚构桥合拢时间节点、保证施工安全、保证度汛安全为主要目标，安全快速完成桥梁下部结构施工。施工技术经实践验证，通过对围堰结构形式优化和协调下游大坝放水来降低岷江水位等措施，达到了快速施工的目的，实现了汛期前墩身施工高出岷江水位和度汛安全的目标。

关键词： 冷拉拔珠光体钢丝   热变形   冷拔   稀土   显微组织   力学性能  

摘要： 冷拉拔珠光体钢丝在建筑、交通、国防等多个领域广泛应用,提升其强度和塑韧性对其服役性能和安全性至关重要。然而,冷拉拔钢丝的制造流程长,当前研究一般都集中在某一制造环节,缺少全流程角度的研究。要进一步提升冷拔珠光体钢丝性能,不仅需要调控拉拔前盘条的初始组织、优化冷拉拔工艺,还需要明确冷拔珠光体钢丝在服役过程中微观结构和力学性能的演变规律,从而深化对冷拔珠光体钢丝的认识,指导冷拔珠光体钢丝材料及制备工艺的迭代优化。 本文从优化珠光体盘条显微组织出发,研究了稀土在高碳珠光体钢盘条中的作用机制,揭示了不同热变形工艺下的储能对于珠光体相变的影响规律,指导优化了盘条制备的关键工艺参数;在系统归纳和总结了珠光体钢丝在盘条粗拉、中间热处理与成品拉拔过程的组织与力学性能演变规律基础上,分析讨论了冷拔钢丝镀锌受热后扭转分层断裂的机理,并揭示了不同拉拔应变量下珠光体钢丝时效过程显微组织演化机制。主要研究内容和结论包括: (1)采用双低氧稀土钢技术制备了系列稀土含量的珠光体钢盘条,对其显微组织和力学性能进行系统研究。发现在大量微米级含RE夹杂物诱导形核,固溶RE降低碳扩散的综合作用下,RE的添加改变了珠光体的形核和生长行为。当RE含量从0增加到310ppm时,珠光体的层间间距、珠光体团尺寸和铁素体晶粒尺寸等亚结构尺寸均显著减小。显微组织的变化使珠光体盘条的强度、塑性、冲击韧性和显微硬度同时提高,表明在双低氧条件下添加适当含量的RE是优化盘条组织和性能的有效方法。 (2)系统研究了不同热压缩变形条件下的珠光体组织演变规律。发现原奥氏体晶粒的大小主要由再结晶决定,铁素体晶粒尺寸和珠光体团尺寸均受原奥氏体晶粒尺寸和奥氏体中变形储能的共同影响。较大的原奥氏体晶粒尺寸导致较大的铁素体晶粒尺寸和珠光体团尺寸;较高的变形储能导致珠光体生长速率加快,从而使铁素体和珠光体团尺寸增加,单位面积铁素体晶粒中的珠光体团数量减少。基于上述研究,结合冷拉拔过程中显微组织演化规律,指导优化了热变形工艺参数。 (3)探究了钢丝在粗拉拔阶段组织和力学性能演变规律,以及不同拉拔变形量钢丝经过中间铅浴热处理后的组织性能演化规律。发现,随着拉拔应变量的增大,钢丝的硬度随exp(ε/4)(ε为冷拉拔应变量)呈线性增加,横截面硬度高于纵截面,并且两者硬度差随着ε的增大而增大。在显微组织演化上,随ε增加,片层间距及铁素体晶粒、球团尺寸逐渐减小,铁素体晶粒逐渐转至<110>方向,形成晶体学织构,渗碳体片层与拉拔轴向夹角逐渐减小,形成形貌上的择优取向。并且铅浴后与铅浴前的珠光体组织特征存在显著的相关性,当铅浴前钢丝ε达到2.04时,铅浴后钢丝仍然保留较强的<110>遗传丝织构,并且在经历精拉拔后,具有更高的强度和更好的扭转性能。 (4)系统研究了不同拉拔应变的珠光体钢丝时效过程的组织演变和力学行为。发现,ε=1.39和ε=2.13的两种冷拔钢丝在250℃时效2min后,渗碳体片层结构与冷拔态钢丝无明显差别,随着时效温度的升高以及时效时间的延长,珠光体片层结构出现碎化,渗碳体发生显著的球化分解。在高温550℃时效20min时,两种冷拔钢丝组织内片层状珠光体结构基本消失;并且冷拔钢丝随着时效温度的升高和时间的延长,铁素体中位错密度逐渐降低,晶格常数逐渐增大。对于不同应变的冷拔态钢丝,导致抗拉强度降低的临界时效温度、时间不同,钢丝冷拉拔应变越高,临界温度越低、时间越短。 (5)提出了冷拔珠光体钢丝受热后扭转时分层断裂的机制。经过450℃热镀锌后的冷拔珠光体钢丝扭转时出现分层断裂。分析发现,分层断裂的裂纹源位于钢丝内部距离心部0.15R～0.5R位置,该区域铁素体{110}<110>周向织构占比最高,同时存在的粗大铁素体、碎化的渗碳体、片层不均匀的球团界面以及剪切带组织,这些特征共同诱导了裂纹的萌生。此外,镀锌受热后,钢丝内部轴向残余压应力大幅降低,使得裂纹更易沿轴向扩展,从而形成分层断裂特征。