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关键词： 弧形闸门   船舶撞击   云模型   组合赋权法   D-S证据理论   数值模拟   多源信息  

摘要： 随着内河航运的快速发展,各类水利设施面临船舶撞击的风险日益增大。相比于大坝等大体积混凝土挡水结构,闸门结构尺寸相对单薄,在遭受船撞后失效的风险更高,是挡水一线的薄弱环节,当前尚无成熟的方法定量评估闸门的船撞失效风险。针对弧形闸门,以有限元数值模拟结果作为评价数据输入,提出一种基于组合权重、云模型和D-S证据理论的多源信息融合评估方法,开展了闸门结构的风险评估研究。结果表明:船舶吨位200~3 000 t、船速1~8 m/s时,闸门遭受船撞后的失效风险等级为Ⅱ级,撞击后存在一定的质量隐患,但不会影响其安全运行。该方法能够直观呈现闸门风险等级,实现了失效风险的定量评估,评估结果可为水利基础设施通航安全管理及应急预案的制定提供科学依据。

关键词： 双侧壁导坑法   数值模拟   核心土厚度  

摘要： 针对双侧壁导坑法施工中核心土宽度对隧道稳定性的影响,本文以重庆轨道交通15号线二期大断面联络线隧道工程为背景,通过数值模拟方法研究了不同核心土宽度对地表沉降、围岩应力及衬砌应力的作用规律。并利用Abaqus有限元软件对四种不同核心土宽度(1.5 m、2 m、2.5 m、3 m)进行了模拟分析。沉降分析及衬砌应力分析结果表明,核心土宽度存在一个最优值。在本工程中,该最优值为2 m(对应方案2)。当核心土宽度小于2 m时,地表沉降及衬砌应力显著增大,变形也会更加集中,容易诱发隧道结构安全隐患;而当核心土宽度大于2 m时,不仅增加了开挖难度和风险,而且衬砌应力控制效果也不够明显。因此,合理预留2 m的核心土能够在变形控制与施工安全之间取得平衡。本研究可为类似大断面隧道工程的核心土优化设计提供有益的参考和指导意见。

关键词： 露天转地下   边坡稳定性   挂帮矿开采   隔离矿柱厚度   数值模拟   Flac3D软件  

摘要： 某大型露天采场周围的挂帮矿,约占露采境界外采矿量的85.76%,拟采用上向进路充填采矿法回收该部分资源。为隔离露天开采与挂帮矿地下开采的相互影响,保证高陡边坡、地下采矿作业安全,需要研究确定合理的边坡隔离矿柱厚度。西北部边坡受交汇断层的影响,稳定性较差,以该区域为研究对象,开展了相关室内试验,基于经验公式和类似矿山实际,初步确定了隔离矿柱的厚度;采用数值模拟方法进行了优选,综合边坡稳定性需要,提出了该矿山合理的边坡隔离矿柱安全厚度。结果表明:通过Flac^(3D)软件模拟手段,结合经验公式计算结果,以及前期相关研究成果,西北部边坡隔离矿柱的合理厚度≥45 m。研究结果可为矿山设计、生产提供理论依据和参考。

关键词： PRC管桩   蓄水闸   复合地基   水利工程  

摘要： 为探究PRC管桩在拦河蓄水闸地基加固中应用的可行性及效果,以滁州市清流河蓄水闸为工程实例,在综合对比多种地基处理措施后,择优选定PRC管桩复合地基,并对设计要点予以阐述。接着采用理论公式进一步分析计算该刚性桩复合地基承载力和单桩竖向承载力,最后通过质量检测加以评定和验证。结果表明,PRC管桩切实可行,工期优化、结构安全、效果良好;加固后的复合地基承载力满足要求,技术优势明显,可在类似水工建筑物地基加固中推广应用。

关键词： 近距离煤层   煤岩孔隙率   采空区空隙率   数值模拟  

摘要： 为保障近距离煤层群高瓦斯矿井安全生产,需掌握煤层开采后煤岩孔隙率演化规律和采空区空隙率分布模型以便为矿井瓦斯抽采提供理论依据。本文以祥升煤矿3号和6号煤层为研究背景,采用数值模拟软件,模拟分析了2个煤层下行开采后煤岩的孔隙率演化规律,探究了6号煤层采空区空隙率分布模型。结果表明,3号煤层煤岩孔隙率发生明显变化的区域主要分布在垮落带,6号煤层煤岩孔隙率先变大再变小;6号煤层采空区底板走向、倾向和高度3个方向的空隙率分布呈指数函数关系。

关键词： 桥梁桩基   水流冲刷   冲刷侵蚀   群桩   数值模拟  

摘要： 在役桥梁桩基长期受携砂水流冲刷作用,冲蚀磨损范围逐渐扩大,导致桩基结构出现不同程度的损伤,进而降低桥梁的耐久性与安全性。为研究冲蚀对桥梁桩基的影响,该文以安康市汉江一桥为研究对象,采用ANSYS FLUENT软件对桩基进行三维数值模拟,分析不同条件下冲蚀磨损在桩基上的分布特征及规律。结果表明:①冲蚀磨损区域主要集中于桩基承台迎流面、桩身与承台接头处及桩身两侧;承台背流面与桩身背流面的磨损区域较小。泥砂对桩基的冲蚀作用以冲击和切削为主;②在相同含砂量条件下,泥砂粒径越小,桩基冲蚀磨损面积越大;水流流速、泥砂粒径、含砂量及桩径的增大均会提高冲蚀率,其中水流流速的影响最为显著。研究结果可为在役桥梁桩基的加固设计与施工提供参考。

关键词： 氢气   爆燃-爆轰转变   数值模拟   商业软件   OpenFOAM   自编程方法  

摘要： 氢能安全问题是制约氢能产业高质量发展的关键瓶颈问题之一。氢气燃烧范围宽、点火能低、火焰速度高,被意外点燃后易引发爆燃-爆轰转变(Deflagration-to-Detonation Transition,DDT),造成严重事故后果。DDT发生前后火焰速度、压力跨度大且具有明显的非线性特征,因此DDT全过程模拟一直是气相燃爆领域的研究热点和难点。首先综述了基于商业软件FLACS、ANSYS Fluent和GASFLOW-MPI,开源软件OpenFOAM和自编程方法模拟氢气DDT过程的研究进展,通过对比分析各种模拟方法的优劣,提出基于开源软件OpenFOAM的氢气DDT模拟方法最具应用前景,辅以自适应网格细化(Adaptive Mesh Refinement,AMR)技术,可兼顾计算准确性与高效性,有望在基础研究和大型工程问题中实现同步应用。最后针对氢气DDT数值模拟研究给出了建议和展望,指出人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术融合赋能DDT快速数值求解是未来值得关注的研究方向。

关键词： 盾构隧道   下穿地铁车站   切削桩基   数值模拟   沉降变形  

摘要： 为保证既有车站结构安全以及线路正常运营,以沈阳地铁6号线盾构下穿地铁车站围护边桩工程为背景,结合数值模拟和理论计算,研究了盾构下穿地铁车站围护边桩施工对地表及既有车站的影响。结果表明:盾构下穿车站施工过程引起的车站底板沉降具有明显的阶段性,双线隧道下穿车站过程中车站底板的沉降量占最终沉降的62%,该阶段是车站底板沉降控制的关键阶段;地表沉降槽形状呈“V”型向地表两侧扩散;边桩的竖向位移与切桩长度成正比,位于车站底板下方的桩身沿隧道轴向位移要大于底板上方边桩的轴向位移;在考虑桩长损失、桩端阻力损失、刀盘旋转、刀盘顶推等引起的损失的情况下,对盾构切桩后桩基承载力的问题进行计算,结果表明切桩后桩基承载力满足要求。

关键词： 硝酸盐污染   微生物   数值模型   原位梯级修复  

摘要： 土著微生物作为微生物群体类型之一,在降解地下水硝酸盐方面发挥着重要作用,具有成本较低、基本不产生二次污染等优点。文章基于已开展的矩形槽修复试验数据和模型结构,建立地下水数值模拟模型,通过联合水流和溶质运移模型,确定梯级修复不同距离处对应的最大氨氮负荷、硝酸盐负荷和水力负荷。结果表明:以地下水Ⅲ类标准值作为约束条件,当补给强度为0.68 m/d时,模拟区范围内可以承载的氨氮、硝酸盐污染物最大负荷为18.05、54.14 g/(m^(2)·d);氨氮质量浓度为15 mg/L、硝化作用20 cm区段内的最大水力负荷为1.62 m^(3)/(m^(2)·d),硝酸盐质量浓度为40 mg/L时的最大水力负荷为1.14 m^(3)/(m^(2)·d)。该研究结果以期为地下水的原位硝酸盐污染修复和治理提供技术参考。

关键词： Abaqus   裂隙孔洞   单轴压缩   类岩石  

摘要： 为研究缺陷间距与孔洞尺寸对岩石破坏的影响,开展含裂隙孔洞类岩石单轴压缩试验,设置3类缺陷间距与孔洞尺寸共9组工况,分析应力-应变曲线与破坏模式,并通过Abaqus模拟破坏过程,绘制应力-应变曲线。结果表明:缺陷间距和孔洞尺寸的增加都会降低岩石的强度,而在孔洞尺寸不变的情况下,由于岩桥区域的变化,早期缺陷间距的增加对试件强度提高具有积极作用。数值模拟的结果与试验结果高度吻合,验证了该方法的可行性与准确性。此外,相比裂隙,孔洞尺寸对岩石强度影响更大,因此实际工程中需重点关注孔洞对岩石的影响。