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关键词： 危岩体   崩落行为   Rockfall   数值模拟   落石轨迹   危险性分区  

摘要： 广州炭步石灰石矿山经30余年开采,形成了最高约195 m的台阶式超高边坡。2012—2022年,矿区发生边坡及危岩体崩塌灾害26起,调查发现坡面仍存有16处危岩体。矿山露天边坡存在的崩塌灾害风险,已威胁到矿山的生产活动。开展危岩体崩落行为分析,对制定矿山危岩体崩塌防范措施意义重大。文章以WY3、WY11危岩体为研究对象,采用Rockfall数值模拟软件,设置1000 kg重量落石,从同一起点分50次崩落,计算落石的崩落轨迹、弹跳高度、运动动能等行为。结果表明:84%以上落石可达坡脚线,落石弹跳高度为5~15 m,落石最大总动能302.3~399.2 kJ。计算落石崩落轨迹与研究区实际发生落石轨迹相符。Rockfall的崩落行为数值模拟分析成果为矿山危岩体落石危险性分区及防护措施选择提供了有效的数据支撑,文章研究也为大型露天矿山边坡危岩体崩落行为研究提供了具体案例参考。

关键词： 被动行走机器人   滑移   弹起   动力学分析   数值模拟  

摘要： 为解决被动行走机器人步态研究中难以分析滑移、弹起等复杂步态的动力学行为的问题,搭建了一种考虑足地接触的圆弧足被动行走机器人模型,分析其在路面材料变化的复杂行走路况下表现出的多种行走模式,并揭示了多参数协同演化下的步态失稳机制。首先,引入赫兹接触模型与库仑摩擦模型描述足地间的法向接触力与切向摩擦力,使用第二类拉格朗日方程进行动力学建模;其次,通过改变接触参数模拟不同弹性与摩擦特性的行走路面,采用数值仿真对行走中的滑移、弹起、跌倒等现象进行研究,获得使机器人行走性能较好的足地接触条件;最后,使用分岔图、时间响应图等工具对机器人各结构参数协同演化时的行走步态进行分析。研究结果表明:摩擦系数大于0.24且阻尼系数大于4.37×10^(6) kg/(m^(1.5)·s)的足地接触环境是机器人稳定行走的必要条件,摩擦系数和阻尼系数的减小将分别使步态出现滑移和弹起,且摩擦系数对步态的影响占主导地位,两接触参数持续减小将使机器人摔倒;在结构参数中,髋关节质量及转动惯量的减小、足半径增大都更有利于机器人适应大范围的行走斜面角度;同时观察到,无论结构参数如何演化,机器人都将随着斜面角度的增大通过滑移而引发步态失稳。

关键词： 覆岩隔离注浆   充填开采   绿色开采   数值模拟   地表沉陷   变形监测  

摘要： 覆岩隔离注浆充填开采是实现“三下”压煤开采的重要途径。为明确隔离注浆开采因素对地表沉陷的影响规律,以赵庄二号井2307、2309隔离注浆工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、地表变形监测等方法,对不同开采影响因素下的沉陷变形进行研究。结果表明:工作面开采宽度与地表下沉、倾斜、水平移动及水平变形呈正相关关系,当采宽超过175 m时不能有效控制地表变形;隔离煤柱宽度与地表下沉、倾斜、水平移动及水平变形呈负相关关系,当煤柱宽度超过35 m时继续增大煤柱宽度对地表沉陷的控制效果不明显;增大注采比能够显著降低地表的沉陷变形。工作面地表变形监测结果表明,相邻工作面开采叠加影响下的变形指标均可被控制在合理的范围之内,能满足地表建筑物的抗变形要求。

关键词： 雷诺数效应   风洞试验   数值模拟   数据修正   气动性能  

摘要： 雷诺数效应是大型飞机设计中一个关键的技术难题,会影响飞机的飞行安全、气动性能、研发效率和成本。首先,本文从大型飞机设计研发角度介绍了大型飞机雷诺数效应研究手段,主要有风洞试验和数值模拟两种方法;其次,分别针对超临界翼型/机翼、全机气动设计、低速增升装置、翼梢小翼、涡流发生器等分析了雷诺数效应的影响规律,并梳理了与雷诺数效应相关的流动机理研究进展;然后,阐述了雷诺数效应问题的几种解决方案,包括先进的风洞试验技术、数据修正技术和人工智能技术等。最后,总结了针对雷诺数效应问题目前已有的研究成果及不足,并给出了下一步的研究建议。

关键词： 卵石土层   浅埋隧道   施工工法   数值模拟   对比分析   现场测试  

摘要： 隧道穿越埋深较浅的卵石地层极易发生塌方、冒顶等风险事故,故需对施工时采用的施工方法及支护方式进行研究。以G341胶南至海晏高速石羊岭隧道浅埋卵石土层段为工程依托,采用数值模拟对浅埋隧道施工常用的CD法、CRD法、双侧壁导坑法及环形开挖预留核心土法等4种工法施工过程进行模拟,通过分析围岩位移和地表沉降,结合施工工期、成本等因素进行分析以及支护方式进行比选。结果表明:环形开挖预留核心土法为最优施工方法,结合支护方式在实际工程中采用“联合加固+环形开挖预留核心土”进行施工,该方法施工期间围岩拱顶下沉现场监测变形量最小。环形开挖预留核心土法能较好地控制浅埋卵石土层隧道围岩变形和地表沉降,且有利于工程成本和工期控制。

关键词： 引水隧洞   围岩变形   支护技术   数值模拟  

摘要： 针对富水区引水隧洞围岩变形导致工程安全隐患和崩解破坏事故,结合现场工程地质概况,分析引水隧洞围岩变形机理,研究围岩变形特征,建立隧洞模型,对围岩变形进行数值模拟仿真,在此基础上从钢拱架支护、锚杆支护和超前小导管注浆支护三方面研究引水隧洞支护技术,并分析支护效果。结果显示,提升钢拱架性能、锚杆非等参优化和超前小导管注浆支护都具有良好支护效果,开挖距离为1 m时,三种支护减少的位移分别为25.2%、15.3%和33%,开挖距离为20 m时,三种支护减少额位移分别为33.5%、37.9%和26.9%。

关键词： PSO-XGB   调压室隧洞   参数反演   数值模拟   模型对比  

摘要： 在岩石工程领域,力学参数的精确反演始终是一个核心难题,其精确程度对确保工程设计与施工的安全可靠性起着至关重要的作用。传统的岩土物理力学测量方式常常会因为岩土的干扰、设备和工作人员的操作而产生偏差,因此得出的结果通常是不连续的。针对这类问题,本文采用PSO-XGB方法对调压室隧洞围岩弹性模量、内摩擦角以及黏聚力等参数进行反演分析,借助于生物启发式算法--粒子群优化(PSO)对极端梯度提升(XGBoost)模型进行调优,并进行多模型对比。结果显示,本文所采用的PSO-XGB算法展现出更高的效率和精确度。该算法计算所得的位移值与实际监测的位移值之间的偏差小于5%,与实测数据高度一致。本文采用的PSO-XGB围岩力学参数反演方法具有合理性和可行性,为今后确定和校核所需的岩石力学参数并进行设计和施工提供了模型支持。

关键词： 水下爆炸   梁板式高桩码头   模型试验   数值模拟   炸药入水深度   毁伤特性  

摘要： 为研究水下爆炸荷载作用下梁板式高桩码头的毁伤机理和破坏特性,进行了梁板式高桩码头模型水下爆炸试验,通过数值模拟分析了冲击波和气泡脉动对高桩码头的破坏过程和毁伤机理,为战时高桩码头毁伤评估和战损修复提供参考。研究表明:水下爆炸时冲击波瞬时作用和气泡膨胀的持续荷载是造成码头桩基破坏的主要原因,气泡膨胀产生的滞后流和水冢冲击是造成码头上部结构破坏的主要原因,桩基的中部和顶部、梁板连接区域为水下爆炸下梁板式高桩码头的易损部位。通过足尺码头数值模拟研究发现,炸药入水深度直接决定了高桩码头的破坏区域,随着炸深的增加,高桩码头的破坏区域由码头面板向水下桩基发展,桩基的最大水平挠度呈现先增大后减小的变化规律,水域中部爆炸时桩基水平挠度最大。近水面爆炸时高桩码头面板局部破坏形成破口,桩基水平挠度较水域中部降低了75.77%;近水底爆炸时,码头上部结构没有损伤,桩基底部局部毁伤,此时各桩基最大水平挠曲部位分布最广,各桩基最大挠曲深度偏差为近水面爆炸的4.18倍,毁伤勘测和修复更加困难。

关键词： 隧道   围岩参数   稳定性   地表沉降   弹性模量   数值模拟  

摘要： 针对围岩参数对浅埋隧道稳定性的影响,论文采用有限元分析法对浅埋隧道进行了数值模拟,并对围岩参数的不同取值以及监测点的分布进行了设置。结果显示,弹性模量对地表沉降的影响较大,其次是内摩擦角和黏聚力。

关键词： 土石坝   沉降预测   模型   经验模态分解(EMD)   长短期记忆神经网络(LSTM)  

摘要： 针对土石坝沉降预测模型中回归模型易受多重共线性影响,神经网络模型存在过拟合、局部极值陷阱以及超参数难以确定等问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的优化模型。首先,通过EMD对全球导航卫星系统(GNSS)测点的时间序列数据进行多尺度分解,提取趋势和周期成分。然后,利用主成分分析(PCA)筛选关键影响因子,减少数据维度,提高模型的泛化能力。最后,采用LSTM构建时间序列模型,并通过鲸鱼优化算法(WOA)优化LSTM的超参数,以提升模型的预测精度和收敛速度。实验结果表明,该模型在土石坝沉降预测中具有显著的优势,均方误差(MSE)为7.070 1,平均绝对误差(MAE)为1.885 9,拟合优度(R2)为99.83%。与传统方法相比,该模型在降噪、特征捕捉和超参数优化等方面均有明显提升,可为土石坝沉降提供可靠的预测方案。