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关键词： 深孔台阶爆破   预裂爆破   爆破参数优化   工程地质分区   边坡稳定性   数值模拟  

摘要： 深孔台阶爆破是露天矿山的最主要开采方式之一,对于复杂岩性的矿山,采用单一爆破参数往往难以获得良好的爆破效果,从而影响企业经济效益和生产安全。本文以某露天钨矿爆破参数优化项目作为研究背景,通过矿区岩组划分、岩体力学参数测定及现场爆破试验进行爆破工程地质分区;通过爆破工程地质分区及岩体力学参数测定得到不同分区岩体物理力学参数;基于现场爆破振动测试对矿区爆破振动特性及衰减规律进行研究;运用Geo Studio数值模拟软件建立露天边坡稳定性计算模型,结合爆破振动监测结果对边坡在静载和爆破动载下的稳定性进行分析;基于爆破工程地质分区,以边坡稳定作为前提进行现场爆破试验以得出适合不同爆破工程分区的合理爆破参数。研究主要结论如下: （1）在一定的高程范围内,爆破地震波在边坡上传播过程中存在高程放大效应,当高程差超过36 m后,其爆破振动峰值速度将不再增加而出现衰减。通过拟合正、负高程爆破质点振动速度公式得到爆破质点振动速度衰减规律。 （2）在静态稳定性中所有边坡计算出的结果均显示最小安全性系数大于1.2,因此矿山边坡在没有动态扰动作用下,处于稳定状态。在爆破扰动下,由于节理裂隙较为发育,在剖面Ⅰ-Ⅰ+720m～+744m、+744m～+768m、+768m+792m的Fs值分别为1.05、1.03、1.03,最小安全系数均小于1.18,处于欠稳定状态,但边坡整体处于基本稳定状态,根据边坡稳定性分析结果表明,现行爆破工艺中单个炮孔所能容纳的最大药量140kg不会对边坡造成破坏。为保障边坡的安全,结合爆破振动信号分析及生产效率方面的考虑,建议对欠稳定状态的边坡进行削坡处理,以降低总体边坡角,提高边坡安全系数。 （3）对矿山进行爆破工程地质分区,对不同工程地质区域进行相应预裂孔线装药密度设计试验。根据试验结果表明:Ⅰ区、Ⅱ区线装药密度建议0.65～0.70 kg/m;Ⅲ区线装药密度建议0.4～0.5 kg/m;Ⅵ区线装药密度建议0.52～0.54 kg/m;Ⅴ区线装药密度建议0.57～0.60 kg/m;Ⅳ区线装药密度建议0.54～0.57 kg/m。Ⅰ区预裂爆破单耗为0.38～0.39 kg/m3;Ⅱ区预裂爆破炸药单耗建议在0.32 kg/m3左右;Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区预裂爆破单耗建议在0.3 kg/m3左右。该爆破参数下,预裂爆破半孔率可达85%以上。 （4）针对该矿区采矿爆破适用的爆破参数为:单耗0.38～0.39 kg/m3,孔距4.4～4.8m、排距3.3～3.8 m。爆破参数优化后,大块率平均降至10%左右,平均降幅达50%。

关键词： 人工地层冻结法   斜井   冻结温度场   三维数值计算   时空演化规律  

摘要： 近年来我国西部地区新建大量煤矿斜井井筒,由于该地区多为弱胶结含水地层,宜采用冻结法施工。冻结温度场的演化规律是判断冻结壁的强度及其稳定性的关键依据,目前关于立井冻结温度场发展研究成果丰富,而斜井冻结由于各冻结管埋入土体深度不同,所以斜井温度场发展规律更为复杂。因此,有必要对斜井冻结壁温度场发展规律进行系统深入地研究。 本文以升富煤矿斜井冻结法施工作为工程背景,以明挖段为主要研究对象,基于实测地层参数及冻结孔布置方案,采用COMSOL Multiphysics有限元软件构建了斜井三维冻结温度场数值计算模型,结合现场实测温度数据,对明挖段积极冻结期以及开挖过程中冻结温度场的时空演化规律进行计算分析,研究结果如下: (1)中砂层冻结壁厚度发展、冻结降温速度和冻结壁平均温度下降速度明显优于细砂层。随着冻结时间持续,两者各项差值逐渐缩小。沿特征面分布的温度场变化规律显示,冻结管较密的区域降温速度最快,接近外部土体的区域降温速度最慢。主面上温度极点出现在冻结管处,界面温度极点出现在冻结管之间。冻结过程中,井筒侧帮和顶部形成的冻结壁较为均匀,底部冻结壁在相邻冻结管的中间区域之间存在明显“凹陷”形状。 (2)井筒开挖造成了井帮暴露,受空气的“热流侵蚀”影响,冻结壁厚度发展速率下降,但整体厚度依然稳定维持在设计标准以上,并未出现大规模“软化”现象,井筒开挖取得较好施工效果,表明制定的开挖时间、开挖步骤是安全合理的。 (3)各测温点温度下降速率由所处地层热物理性质、冻结管内盐水温度以及测点所处位置决定。处在多排冻结管范围内,测点温度变化具有明显的相变平台,相变时间与周围冻结管数量和间距有关。从现场实测温度变化规律中,可以发现边排孔与封堵孔区域温度下降最快,最先交圈与封堵孔区域温度下降最快,最先交圈形成冻结壁并向四周发展。明挖段开挖施工过程中,部分冻结管被割除,内部盐水温度动态调整,测温孔温度也会出现一定波动。 图[54]表[11]参[90]

关键词： 住宅建筑   强电竖井   电气安装   技术要点  

摘要： 现代住宅建筑工程功能逐渐增多，建设规模逐渐增大，电气系统作为其中至关重要的组成部分，直接影响着住宅建筑的使用功能和使用安全。强电竖井中电气设备的安装水平直接关系到住宅建筑电气系统的运行水平，为此，相关工作者要充分做好竖井内电气设备的安装与质量管理。为此，本文首先对强电竖井的概念和电气设备安装重要性进行简单阐述，然后分析了强电竖井施工原则，最后重点围绕强电竖井中电气设备安装施工技术要点进行细致分析。希望通过本文的探讨能够为相关工作者提供一定参考。

关键词： 钢围堰   船坞   挠度   应力   三维有限元模型  

摘要： 船舶造修行业是中国国民经济中一个重要的行业,也是我国经济建设和发展的重要组成部分。船坞是修、造船舶的工作平台,船舶的建造和大修是在船坞中进行的。而坞门则是船坞的出入口,坞门的开合控制着船只的进出,是船坞结构中最重要的部分之一。 本文中研究的是山海关船厂2号坞门钢围堰,该坞门是气动卧倒式坞门。由于船坞坞门铰支座安装误差,导致坞门底部两个对称布置的支铰频繁损坏,影响了坞门的正常启闭。由于水下维修质量难以保证,所以此次维修采用修建钢围堰将船坞进口进行封堵,进行干作业施工。 依据建成的现有坞口结构形式确定钢围堰外形。由于船坞位于港池内,考虑钢围堰仅承受静水荷载。依据在钢围堰受荷情况在其后方布置了斜支撑和水平支撑以保证围堰稳定,并初步选定了各构件尺寸。 为了分析钢围堰结构的可靠性,首先将格构式的钢围堰转化为平面结构进行简化计算。面板参考后方肋板布置简化为四面支撑板核算,面板临近纵向腹板的一部分、腹板以及腹板的后翼缘板组成工字形截面的纵梁,与后方斜支撑和水平支撑组成结构体系,共同承受海水的静水压力。依据计算得到的内力结果,对选定的构件截面进行验算,最终应力比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、长细比等参数均满足相应规范要求,竖向构件的位移最大值位于纵梁顶端和底端,分别为5.5mm和5.3mm。位于底端的面板承受最大静水压力,核算后挠度为6.93mm。 采用ANSYS软件建立三维有限元模型进行仿真模拟,最终得到的变形和应力计算结果与平面简化计算结果基本一致,水平钢支撑处挠度最小为1.53mm,斜钢管支撑处挠度为5mm,面板最上部挠度位移为6mm。板挠度最大位置与平面计算中选定位置相同,为19.61mm,比将该区格面板简化为四边固定支撑板计算得到的结果大了3倍多,说明三维计算时,区格四周垂直面板的纵向腹板和水平肋板并没能为面板提供四边固定支撑的效果,按四边固定支撑板的计算是偏不安全的。 依据选定截面进行了钢围堰的制作和安装。在钢围堰安装,以及船坞坞口维修的整个过程中对围堰变形进行持续监测,经验证钢围堰结构变形比计算值略小,可能是由于施工是在枯水期进行,实际海水压力与计算选用的高潮位相比偏小导致的。 通过对于单因素变量对钢围堰结构内力及变形的影响分析可知,纵向腹板高度、厚度、面板厚度、斜支撑钢管和水平支撑钢管的壁厚,对围堰顶部挠度的影响自大到小为纵向腹板高度>纵向腹板厚度>面板厚度>水平支撑钢管的壁厚>斜支撑钢管壁厚,在优化设计时,应尽量避免优化纵向腹板高度和厚度。对面板厚度可适当优化,若面板挠度偏大可采用减小横梁间距的方法处理。斜支撑和水平支撑在应力及长细比不超限值的情况下可减小壁厚进而减小其刚度,避免引起应力集中。 利用ANSYS三维模型分别讨论了面板厚度、纵向腹板厚度、纵向腹板高度、斜支撑钢管和水平支撑钢管的壁厚作用下钢围堰的应力及变形的变化规律,发现对围堰顶部挠度的影响自大到小为:纵向腹板高度、纵向腹板厚度、面板厚度、水平支撑钢管的壁厚、斜支撑钢管壁厚,确定了今后类似工程优化的方向。

关键词： 砂砾体围堰   循环降雨   水位涨落   饱和-非饱和渗流   数值模拟   边坡稳定性  

摘要： 在我国经济发展量质齐升、科学技术突飞猛进的大背景下,基础设施的建设需求日益增大,其中水利工程在防洪、发电、航运等方面带来的社会效益日渐凸显。围堰作为水利工程建设中的临时围护结构,其稳定性直接决定了工期进展甚至施工成败,然而随着水利工程建设规模的迅速扩张,围堰施工所面临的地形、地质条件日趋复杂,安全建设面临巨大挑战。围堰失稳破坏常发生在降雨过程中,水位涨落也是围堰失稳的主要诱发因素,因此,研究水位升降与降雨条件下围堰渗流场及稳定性变化规律对围堰设计、施工和理论研究具有重要意义。本文以江西信江八字嘴航电枢纽工程为研究对象,在收集整理区域降雨、水位变动、地质工况等资料的基础上开展了渗流微分方程二次推导验证、循环降雨工况下边坡稳定性变化分析、工程项目自动化监测预警、项目围堰稳定性模型的数值分析等工作。具体研究内容及主要进展如下: (1)基本渗流微分方程始终是饱和非饱和状态下岩土体内部渗流机理研究的理论支柱和计算求解围堰稳定性的根本依据。本章依据多孔介质中流体运动的阻力关系,推导了一维饱和渗流和三维饱和渗流下的达西定律表达式,同时,基于雅格布假设,根据质量守恒定律推导出连续性方程,继而结合达西定律和连续性方程,根据能量守恒定律,推导出岩土体饱和-非饱和渗流的基本微分方程。 (2)针对以往研究较少关注的不同雨型下砂砾体边坡渗流及稳定性变化,基于饱和-非饱和渗流理论,采用Geo-studio数值软件模拟均匀、后峰、骤缓、循环降雨等工况,通过SLOPE/W和SEEP/W模块分析不同雨型下的边坡渗流场及安全系数演变规律。计算结果表明:不同雨型对该边坡稳定性影响排序为:骤缓型<后峰型<中峰型<前峰型<均匀型;降雨入渗条件下,循环后峰、循环均匀的孔压变化滞后性强于其他雨型,距坡表越远处孔压变化滞后性越强;相同循环条件下不同周期内各雨型对边坡的影响均存在差异且各周期差异不同。 (3)为有效分析围堰边坡深层土体渗流及变形情况,在利用基于云平台的自动化监测设备获取了堰体实时上下游水位、孔隙水压、土体位移等数据的前提下,开展参数统计、数值模拟、对比分析等工作,为西大河围堰结构调整提供有力依据。数据表明在降雨、水位变化等多工况作用下坡脚位移量大于坡顶位移量、远岸截面位移量大于近岸截面位移量;监测期内水位、位移、沉降均未到预警值,围堰状态稳定;提出了围堰堰坡失稳演化的阶段判断法及对应的预警划分等级。 (4)依托八字嘴航电枢纽工程BW2标段西大河围堰工程实例,以堰外水位、土体参数等监测资料作为边坡模型数据支撑,利用SEEP/W和SLOPE/W模块,依托前期水文调研资料构建多工况数值分析模型,研究了项目围堰在降雨、水位变化、降雨水位联合作用下渗流场和稳定性演变规律。分析结果表明:围堰各部位在水位涨落耦合后峰降雨工况下孔压变化幅度最大;不同降雨工况对项目围堰影响的滞后性程度由大到小依次为:后峰型、均匀型、中峰型、前峰型,滞后性也会随着降雨强度提高而增强;在水位以1m/天的降落速度联合后峰高强度降雨工况下边坡渗流场状态演变幅度较小,安全系数较高,该结果与监测数据基本吻合。

关键词： 数字图像相关法   Python   非接触式   安全监测   围堰  

摘要： 围堰结构是引水工程中的关键环节,如何确保围堰边坡的稳定性是一大难题。因此,对围堰等临时结构进行全生命周期的安全监测尤为重要。目前,对围堰等临时结构的监测仍处于探索阶段,相关的结构监控工作尚未完善。传统监测方法存在设备成本高、操作复杂、易受环境影响、监测点选点与埋设困难以及大量数据难以处理等问题。随着图像识别和信息技术的发展,数字图像相关技术(Digital Image Correlation,简称DIC)和编程技术给围堰监测带来了新的方法。为找寻合理、有效且便捷的水工结构监测手段,验证DIC监测技术在围堰等水工结构监测中的可行性并优化监测过程,本文的主要研究内容及成果如下: (1)本文提出了图像目标区域选取的优化方法:平均灰度梯度评价方法。通过DIC:Ncorr对DIC监测过程进行了复现,并通过选取三种不同的目标区域,对比其平均灰度梯度与DIC测量误差之间的关系,验证了平均灰度梯度越高,DIC监测误差越小,监测精确度越高。该方法优化了DIC视觉监测目标子集的选取方法,提高了监测精度。 (2)本文以瑞典条分法作为基本原理,使用Python语言构建了围堰在线安全监测平台,实现对DIC非接触式监测所测得的数据进行自动验算,快速输出围堰各项参数,包括边坡安全系数、滑移面半径、圆心坐标、抗滑力矩、下滑力矩、半径与水平面夹角等,并将全生命周期的安全系数以曲线图的方式可视化。极大地降低了大量数据处理的成本,提高了监测效率。 (3)本文依托于龙河口引水工程,将DIC技术结合Python平台,对引水工程I标段围堰进行全生命周期的安全监测,验证DIC和Python技术在围堰结构监测领域的应用效果。通过现场踏勘和围堰资料分析,以及使用Geostudio软件对围堰有限元模拟的结果,对测点布置方案和相机布置方案进行了方案比选。全程监测3个月14天,24个监测点位共计生成数据60余万个。监测数据通过围堰监测平台自动验算,输出围堰安全系数曲线图。结合现场实际,围堰安全监测结果与围堰实际变形现象吻合,监测快速准确。 (4)本试验证明基于数字图像相关法的远程视觉监测手段,能够弥补传统监测手段在大型水工结构监测中的缺点,降低成本、简化操作、减少环境影响。同时,提高效率,并具有高精度、大范围和强环境适应性的特点。DIC能够实现测点布置的便捷性和随意性,并且实现24小时不间断监测,大大提高了监测时效性和准确性。结合Python计算机语言,构建的围堰在线安全监测平台,能够快速精确地处理大量监测数据,进行安全性验算,并将安全系数结果可视化,实现围堰测量和安全性验算的一体化自动监测,减轻监测者负担,减少人力和时间成本消耗。二者相结合,有效提高了围堰监测的自动化程度、精确度以及便利性,大大降低了围堰监测的人力物力成本,为水工结构安全监测提供了新的方法。 图[63]表[4]参[79]

关键词： 大坝   防渗墙   帷幕灌浆技术   防渗处理  

摘要： 在水库大坝的基础防渗漏加固措施中，常涉及防渗墙与帷幕灌浆技术的应用，这些技术可以显著提高大坝在运行过程中的安全性与稳定性。本文结合某大坝防渗工程施工实际，对防渗墙与帷幕灌浆技术的应用设计、具体施工以及质量检测流程进行阐述。