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关键词： 生态组合桩   生态护坡   净水效果   挡土墙   数值模拟  

摘要： 提出一种应用于河道边坡防护的生态护坡类型—生态组合桩护岸。为评估其在边坡生态防护中的应用效果,依托具体河道整治工程,开展应用该类型生态护坡的人工河道水质试验,以分析其净水效果。分别建立应用生态组合桩护岸的河道边坡(简称生态组合桩护岸边坡)及传统重力式混凝土挡土墙的河道边坡(简称挡土墙边坡)结构的三维数值模型,对这两种边坡的稳定性进行了比较分析。试验结果表明,应用所提出的生态组合桩护岸能够显著改善试验水箱中河水水质,其中氨氮、硝态氮、总磷和总氮的浓度以及高锰酸盐指数均有不同程度的降低。数值模拟结果表明,生态组合桩护岸边坡在距坡顶水平距离5 m处出现最大水平位移(1.2 mm)和最大沉降(1.8 mm),而挡土墙边坡在墙顶背水面处出现最大水平位移(9.1 mm),在挡土墙前趾处出现最大沉降(7.2 mm);生态组合桩护岸边坡在桩身中部处产生最大Mises应力(848 kPa),而挡土墙边坡在墙顶出现最大Mises应力(103 kPa)。总之,应用所提出的生态护坡类型进行河道边坡防护,具有较好的生态效应和边坡防护效果。

关键词： 铝合金   电弧-搅拌摩擦加工复合增材   数值模拟   温度场   应力场  

摘要： 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。

关键词： 地裂缝   水蚀型   离散元方法   计算流体力学   浅表水侵蚀   成生过程   渭河盆地  

摘要： 渭河盆地是我国地裂缝灾害发育最为严重的地区之一,其中水蚀型地裂缝严重制约区域经济发展。采用离散元方法(DEM)和计算流体力学(CFD),基于渭河盆地典型水蚀型地裂缝的三维地质模型,建立了水蚀型地裂缝数值模型,从细观角度分析了浅表水作用下水蚀型地裂缝的成生演化过程。结果表明:水蚀型地裂缝的成生过程具有明显阶段性,依次可划分为潜蚀成穴、暗穴扩展、塌陷成洞、扩展成缝4个阶段;暗穴是裂缝发生的初级形态,通常先竖向发育,直至地表破裂后再横向扩展成洞,进而延伸成缝;潜蚀成穴与暗穴扩展阶段主要为中小颗粒迁移,历时最长;塌陷成洞与扩展成缝阶段粗颗粒快速流失,发生极快。

关键词： 河道清淤   淤积量   回淤比   数值模拟  

摘要： 以某河道为研究对象,采用数值模拟计算方法,研究河道清淤形状参数改变对清淤效果的影响。结果表明:①随着清淤深度的增大,在冲刷阶段和回淤阶段的淤积量均呈快速增大趋势;在冲刷阶段,河道的回淤比先增大再减小;在回淤阶段,河道的回淤比先减小再增大,最小回淤比为113.56%。②随着清淤长度的增大,在冲刷阶段和回淤阶段的淤积量均呈快速增大趋势,回淤比均呈先减小再增大然后再减小趋势,最小回淤比分别为60.5%、121.79%。③在实际河道清淤工程中,先确定合适的清淤深度和长度,再制定合理的清淤方案,可提高清淤效率,减小河道的回淤比。

关键词： 数值模拟   排土场边坡   振动波   PGA放大系数   边坡放大效应  

摘要： 露天矿开采过程产生的振动会引发排土场边坡放大效应,本文利用数值模拟方法,以地面加速度峰值放大系数为指标,分析振动波在排土场边坡的传递规律及边坡物理力学参数与振动波参数对放大效应的影响。结果表明,振动波在边坡内部向上传播时,放大效应随高程增加逐渐增强,至表面达最大值,其中坡顶平台与坡面交界处放大效应最显著。边坡物理力学参数和振动波参数对排土场边坡振动波放大效应有影响,内摩擦角、振动波频率及振幅增大时放大效应减弱,台阶高度增大时放大效应先增强后减弱,黏聚力改变对放大效应无显著影响。研究成果可为矿山排土场重点加固位置确定及稳定性监测分析提供依据和支撑。

关键词： 盾构隧道   浅覆土   控制措施   数值模拟   大运河水工遗存   盾构管片   径向注浆  

摘要： 以苏州桐泾路北延工程大直径盾构穿越大运河苏州段水工遗存山塘河为例,对浅覆土工况下确保河流及驳岸安全的关键措施进行研究,并通过实践对控制效果进行检验。结果表明,结合河底临时压重以及凹凸榫管片传力面和端部保护钢筋的设置,在有效增加施工覆土的同时,减轻了管片上浮所导致的开裂病害;盾构内部径向注浆措施,既确保了驳岸竖向变形满足控制标准要求,又避免了地面注浆所造成的文物周边环境破坏。在结合现场实际情况优化掘进参数后,左、右线盾构顺利穿越山塘河及石驳岸,实测变形与模拟计算结果规律一致,证明河底压重、管片改进、内部径向注浆及盾构掘进控制的组合措施具有良好成效,能够为类似大直径盾构浅覆土穿越水工遗存问题提供参考和借鉴,具有广泛应用价值。

关键词： 中间包   数值模拟   RTD   水模拟  

摘要： 针对某钢厂三流中间包控流装置开展优化研究,首先基于三流中间包的结构特征,设计了5种中间包控流装置设计方案,通过数值模拟方法对比分析不同方案下中间包流场、温度场和RTD曲线(停留时间分布曲线);然后开展1∶2水力学模拟实验,验证优化方案。结果表明:针对该中间包,确定了L型控流方案为较优方案,死区体积由8.29%降至7.31%,各流温度标准差由1.45 K降至0.58 K,设计的挡墙能阻挡钢液直接从近端水口流出,钢液经过导流孔形成一股斜向上的射流,一部分钢液以抛物线式流动,流向远端水口,一部分会冲击壁面,形成环流;优化设计的控流装置增强了钢液的运动趋势,有利于延长钢水停留时间,改善各流差异性。

关键词： 巷道掘进   耦合支护   壳体结构   数值模拟  

摘要： 随着煤层开采深度增加及巷道围岩环境恶化,单一支护技术逐渐难以满足巷道支护安全需求。提出了采用耦合支护技术,通过锚杆支护提高围岩塑性区强度和整体性,同时在巷道内截面设置柔性钢筋混凝土壳体结构,在维持围岩稳定的同时吸收一定的变形能量。实践表明,耦合支护技术在自稳性差的岩层中适应性较强。

关键词： 新型耗能填充墙   空心T型金属耗能连接件   装配式建筑   抗震性能   数值模拟  

摘要： 地震作用下,填充墙和框架作为整体共同抵抗地震作用,合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用,从而提高结构整体抗震性能。该文设计了一种新型装配式耗能填充墙,通过独特的空心T形金属耗能连接件将墙板与框架进行柔性连接,并在缝隙中添加聚氨酯泡沫等柔性材料。通过改变耗能连接件厚度、装配式墙板数量、墙板材料强度和聚氨酯泡沫密度等关键参数,分析这些参数对钢筋混凝土(RC)框架耗能填充墙的损伤特征、骨架曲线及耗能能力的影响。结果表明:新型耗能填充墙在地震作用下具有较强的耗能能力,空心T型金属耗能连接件和聚氨酯泡沫等柔性填充材料能够有效的提高结构整体耗能性,为提高构的抗震性能提供了新的思路和方法。

关键词： 内置式热风炉   烟道结构优化   数值模拟   温度均匀性  

摘要： 针对内置式热风炉烟气温度不均,影响后续脱硝效率的问题,文章以常用的内置式热风炉为研究对象,在原有两层导流板的烟道基础上,改变挡板形状并在挡板和喷氨管之间通过逐步增加三层导流板和两个分流器,得到一种新型的烟道结构。优化结果表明,五层导流板和两个分流器装置结构的烟道出口断面温度均匀性明显提高,最大温差Δt由未优化前的53℃降低到10℃。利用优化后的结构,结合实际生产需要,对不同的烟气进、出口温度及烟气量下的五个典型运行工况进行数值模拟分析,结果表明:工况1到工况5,烟道出口最大温差分别为15、16、15、10和10℃,且热风炉的燃料燃尽率均在99.5%以上。所有工况烟气出口处的断面温差均在20℃以内,满足工程要求。