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关键词： 双壁钢围堰   下沉施工   岸坡稳定性   防控措施   钢管桩  

摘要： 双壁钢围堰作为临时挡水结构,因其自身优势在桥梁深水基础工程中应用愈加广泛。然而,一般双壁钢围堰结构体积和重量都很大,在其下沉施工过程中开挖规模也很大,会对周边环境造成影响。目前对双壁钢围堰下沉施工方面的研究主要集中在围堰自身受力、稳定性及施工安全控制等方面,而涉及其对周边环境影响的研究极少。本文以北江某跨江特大桥工程为研究背景,基于Midas/GTS 2019软件,建模分析了双壁钢围堰下沉施工过程中不同影响因素对附近岸坡稳定性的影响,并讨论了合理可行的防控措施。主要工作内容与研究结论如下: (1)通过文献查阅分析,归纳总结了双壁钢围堰下沉施工工艺,结合北江某跨江特大桥工程,梳理分析了本工程双壁钢围堰自身可能存在的风险因素。根据本工程施工现场概况,双壁钢围堰下沉施工可能对附近岸坡稳定性产生影响,存在风险。 (2)考虑三维建模的计算结果偏于安全,忽略三维建模的空间效应,分别以土层参数、下沉深度及围堰与坡脚间距离为影响因素,在二维最不利情况进行分析,结果表明:(1)黏聚力折减系数与安全系数呈线性关系,内摩擦角折减系数与安全系数呈幂指数关系;对于抗剪强度参数(c、φ)对岸坡稳定性的影响,摩擦角φ要更为显著。(2)下沉深度对岸坡稳定性有较大影响,主要表现为随着下沉深度的增加塑性区向围堰基坑底发展;岸坡土体水平位移变大,其中坡脚水平位移最大;安全系数减小。(3)围堰基坑与坡脚间距对岸坡稳定性的影响表现在间距10m范围内下沉施工对岸坡稳定性有影响,且随着距离的减小影响越大。(4)敏感性分析得到下沉深度对岸坡稳定性影响最大,其次为土层强度和间距。 (3)根据现场地质环境条件和调查分析结果,初步拟定了单排混凝土桩、钢板桩及钢管桩作为岸坡稳定性防控措施。考虑桩的设置位置,将三种支护措施与无支护条件下的计算结果进行了对比,表明三种支护措施对边坡土体位移及塑性区发展有较好控制作用。通过支护效果、施工方法、施工成本及施工过程中碳排放量等几方面因素综合分析,确定钢管桩方案为最优。

关键词： 裂隙岩体   帷幕灌浆   数值模拟   裂隙网络优化   浆液扩散行为   参数敏感性分析   地下压力梯度  

摘要： 水电核电工程地基岩体的稳定性受多方面影响,其中基岩内部存在的裂隙系统对工程施工期以及后期使用期间安全稳定性的影响尤为巨大,对岩体裂隙进行灌浆是解决此类问题的有效途径之一。由于基岩岩体裂隙系统的隐蔽性、分布复杂性,以及灌浆过程的不易直接观察性,都导致了岩体灌浆工程仍是一门以经验为主的学科,其理论发展较为滞后。近年来随着计算机技术的飞速发展,计算机数值模拟技术已经逐步应用于包含岩体灌浆在内的多种工程建设方面。数值模拟技术在灌浆工程中的应用相较于传统模型实验法与理论分析方法有明显的优势,因此,对岩体灌浆工程使用计算机数值模拟方法展开研究,对指导实际灌浆工程、预测灌浆工程灌浆量及灌浆时间等工程指标具有重要的现实意义。 文章就裂隙岩体灌浆理论与数值模拟中的相关问题,采用离散元方法,使用相关离散元软件,基于某核电厂南取子项帷幕灌浆工程实测资料,进行了相关裂隙岩体灌浆数值模拟研究,并取得了一定的研究成果,主要如下: (1)提出裂隙岩体灌浆数值模拟的浆液统计模型。 基于层流和将裂隙看做光滑平行板的假定,以及裂隙介质灌浆理论、流体连续性理论和N-S方程,探讨了牛顿型浆液和宾汉姆型浆液的流动扩散模型。在流量等效的思想基础上,基于积分原理,提出了单孔模拟灌浆量统计模型。 (2)对基于LHS方法生成的三维裂隙网络系统进行了检查和优化。 通过筛选和合并近似裂隙,以及删除孤立裂隙,有效优化了裂隙网络模型,更加真实地反映了基岩内裂隙的分布状态,提高了数值模拟的效率和准确性。 (3)对影响浆液扩散行为的相关因素进行了有效分析。 建立了单裂隙模型,通过参数敏感性分析方法细致分析了灌浆压力、裂隙倾角、隙宽、浆液粘度、水灰比、屈服强度等因素对灌浆效果的影响,通过分析水力耦合与非耦合情况下的浆液单宽流量,以及各因素变化引起的浆液平均扩散半径的变化趋势,揭示了相关灌浆参数变化对浆液扩散行为的影响。 (4)进行了考虑地下压力梯度的单孔灌浆数值模拟。 鉴于以往的灌浆数值模拟研究中大多采用分段固定地下压力,甚至直接忽略地下压力梯度的情况。本文引入地下压力梯度对单孔灌浆进行模拟,并将是否考虑地下压力梯度的灌浆结果进行对比分析,验证了在灌浆模拟过程中考虑地下压力梯度的必要性,以更为准确地反映实际灌浆过程。 (5)基于实际工程,进行了分排分序的多孔灌浆数值模拟。 以实际工程案例为参照,本文模拟了多孔多裂隙、分排分序的灌浆过程,揭示了灌浆过程中浆液的扩散行为以及浆液压力场分布的变化。随后将模拟灌浆量、灌浆时间与实际灌浆量、灌浆时间进行对比,验证了所提灌浆模型的实用性和可靠性,同时探讨了间距较近的灌浆孔、灌浆孔排之间先灌孔对后灌孔浆液扩散的影响。

关键词： 深孔预裂爆破   坚硬断层   动静态力学实验   HJC本构模型  

摘要： 断层结构不仅切断了煤层的连续性,还易诱发冲击地压等煤矿事故灾害,严重制约着煤炭的安全高效生产。传统过断层方法如平推硬过、调整采高及挑顶卧底不仅成本较高,且操作过程中会对生产的安全性产生一定影响。而深孔预裂爆破作为操作简单、成本较低、破碎量大、安全高效的弱化技术,被广泛应用于顶板弱化、瓦斯增透等方面。但目前对于深孔预裂爆破过断层方面的研究较少,部分工艺体系仍有待完善。因此,本文以孙村煤矿2618工作面为工程背景,通过实验、理论计算、数值模拟及现场实践等方法对该工作面坚硬断层深孔预裂爆破技术进行研究,主要工作成果如下: (1)通过对断层岩石试样进行静态力学实验,测得断层岩石的单轴抗压强度为66.598MPa、单轴抗拉强度为5.344MPa、泊松比为0.239、弹性模量为15.208GPa。并对断层岩石的动态力学性能进行研究,结果表明岩石的抗压强度随着应变率的增大而增大,单位体积吸收能和应变率成正相关;且随着冲击载荷的增大,岩石破坏程度越高。 (2)基于断层岩石的静动态力学实验结果,通过理论计算得出了一套该断层岩石的HJC本构模型参数。并利用该本构模型参数对岩石冲击压缩过程进行数值模拟,得到的应力应变曲线变化趋势与实验结果一致,从而验证了HJC模型参数和岩石动态实验结果的准确性和科学性。 (3)以断层岩石HJC本构模型参数为基础,通过对深孔预裂爆破过坚硬断层关键参数进行数值模拟研究,得出最合适的炮孔直径为75mm、炮孔间距为1.4m。通过对爆破裂隙的发育情况进行分析,发现不耦合装药时爆破粉碎区和裂隙区范围随着炮孔直径的增大而减小;随着炮孔中含水量的增加,爆破粉碎区半径越大,但裂隙区半径随之减小,预裂面平整度越差,说明不耦合装药介质为空气时更有利于形成预裂缝。 (4)将设计后的深孔预裂爆破关键参数应用到孙村煤矿2618工作面,并提出了深孔预裂爆破弱化坚硬断层的施工流程和方案。结合改进未知测度评价模型对爆破效果进行了评价,结果表明爆破效果达到了预期结果,同时验证了深孔预裂爆破参数和施工方案的准确性和科学性。 图 [45] 表 [22] 参 [101]

摘要： 当前，虽然国家出台了一系列政策支持学校阳光体育运动和体育校本课程开发，但在基础比较薄弱的城乡接合部小学，阳光体育校本课程仍然面临着一些问题。比如，专职体育教师缺乏，训练不规范；体育课程内容单调，无法满足学生个性化发展需求；课堂多样性、趣味性不足，缺少创意。对此，娄底市娄星区大科中心学校三元小学精准发力，展开了阳光体育校本课程开发与运用的实践探索，取得了较好的成效。

摘要： 城乡接合部作为现代文明城市建设的新兴复合社区，生源相对复杂，多为当地居民与外来务工人员的子女混合组成。因此，教师肩负着教育城乡学生群体的重任，可以协调利用身边的各种资源，解决城乡接合部学生阅读中遇到的问题。激发城乡接合处小学生阅读的兴趣，培养良好的阅读习惯，切实提高城乡接合部小学生的阅读力，可以从以下几个方面着手：一、组建“社区”，激发阅读温度社区的本义是指若干社会群体或社会组织聚集在某一个领域里所形成的一个生活上相互关联的集体。从一定程度上说，一个班级是就一个典型的大社区。在教室这个特定的互动领域，全体师生长久生活在一起，在教育教学诸多活动中形成互动关系，凝聚成班级文化的维系力，这都具有很强的社区特质。而城乡接合部学校的很多学生都是外来务工人员的子女或留守儿童，阅读水平良莠不齐。因此，以班级为单位，把学生适当分组，形成一个阅读共同体，组建成一个社区，让他们积极互动，激发他们的阅读内驱力。

关键词： 静态充水巷道   C-S浆液   注浆截流   数值模拟  

摘要： 井下静态充水巷道既是储水空间又是导水通道，当矿井临近积水巷道开展采掘活动时，如不进行提前处理，则可能引发突涌水灾害。注浆截流是目前处理该问题较为常用的技术手段。水泥-水玻璃双液浆（以下简称C-S浆液）因具备快硬、早强、抗渗等良好性能而广泛应用在注浆截流工程中。在实际的工程活动中，由于注浆截流机理不明、控制工艺不合理常造成注浆效果不佳，注浆材料大量浪费。为此采用理论研究、室内模拟试验、数值模拟试验等方法深入研究静态充水巷道C-S浆液注浆截流的相关机理及影响因素，优化C-S浆液配比，探究C-S浆液在静态充水巷道中扩散、堆积形成阻水墙的规律，并在实际工程中进行应用检验。获得的主要成果如下：　　（1）通过正交试验、响应曲面分析等方法，系统探讨了水灰比、双液比和水玻璃波美度对C-S双液浆性能指标（初凝时间、结石率、抗压强度）的影响规律。结果表明，各因素对初凝时间、结石率和抗压强度的影响程度不同，且因素间的交互作用对性能指标具有显著影响。　　（2）基于C-S双液浆性能指标的正交试验结果，运用Pareto优化法和遗传算法，采用MATLAB软件优选出在浆液结石及抗压性能优良的前提下，具有不同初凝时间的C-S双液浆最佳配比方案。　　（3）运用COMSOL数值模拟软件，构建充水巷道注浆截流的数值模型，模拟分析了优化配比后的C-S双液浆在注浆过程中的浆液扩散规律、阻水墙形成过程。　　（4）建造了静态充水巷道双液注浆截流可视化试验系统，采用优选出的C-S双液浆开展注浆试验，观测C-S双液浆在巷道模型中扩散、堆积过程。通过对比阻水墙截流结果，进一步优选出最佳注浆效果的C-S双液浆配比方案。　　（5）研究成果成功应用于转龙湾煤矿23303延伸巷道的静态充水巷道注浆截流工程中，有效防止了水害的发生，保障了煤矿的安全生产。