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关键词： 楔形掏槽   掏槽孔角度   巷道掘进   围岩损伤   爆破效果   数值模拟  

摘要： 掏槽孔角度是影响楔形掏槽爆破效果的关键参数,为确定最优掏槽孔角度,提升掏槽成腔效果及隧道掘进效率,以云南鲁巧高速共和村隧道为工程背景,首先对爆破开挖区域采集的岩样进行力学参数测试,进而采用光滑粒子流体动力学方法(SPH法)对不同掏槽孔角度爆破方案进行数值模拟,并通过现场试验进行验证。研究结果表明:当掏槽孔角度由55°增大至75°时,槽腔内整体有效应力显著提升,涨幅高达108%;同时,孔口处围岩损伤范围由0.2 m增大到0.9 m。最大抛掷速度呈现先降低后升高的趋势,由掏槽孔角度为55°时的43.6 m/s,降至65°时的36.3 m/s,再回升至75°时的43.1 m/s,同时抛掷距离也相应变化。故掏槽孔角度的增大使得有效应力及围岩损伤范围明显增大,当掏槽孔角度为65°时掏槽效果最优。现场试验结果与数值模拟结果吻合度较高,验证了数值模拟计算的有效性。

关键词： 岩溶   近接施工   浆液辅助   地铁荷载   数值模拟   掘进参数  

摘要： 岩溶强发育区下穿既有线采用浆液辅助土压平衡盾构施工时,在列车荷载溶洞耦合作用下,盾构掘进参数控制不好会对既有线路造成较大扰动,导致其变形沉降过大或出现上浮隆起,严重威胁既有结构安全。以某共建综合管廊下穿地铁线工程为背景,采用数值模拟结合现场实测,分析了溶洞和列车荷载对地层变形的影响,同时,在两者的耦合作用下研究不同浆液辅助盾构掘进参数对地表和既有运营地铁线路变形的影响,结合现场地表监测,结果表明:在列车荷载溶洞耦合作用下适当增大同步注浆压力和掌子面注浆压力可以有效控制地层变形,研究结论可为今后岩溶区浆液辅助盾构下穿既有线工程提供参考。

关键词： 风力机   串列布置   尾流掺混   速度分布   涡量分布   功率谱密度   尾涡演变  

摘要： 为研究不同容量风力机尾流的相互作用情况,该文通过致动线模型(actuator line model,ALM)耦合大涡模拟(large eddy simulation,LES)的方法对串列布置两台容量不一的水平轴风力机在不同流向间距下的尾流场进行数值模拟,分析尾流场速度分布、涡量分布、频谱特性以及尾涡演变情况。结果表明,随着下游风力机的容量和几何尺寸的增加,尾流区速度波动越大,上下游风力机尾流掺混强度增强,掺混后的涡结构向上偏转程度加剧,使垂向尾流发展更加均匀,湍动能也较大;随着流向间距的增加,下游风力机的尾流受上游风力机轮毂中心涡的卷吸作用减弱,受下叶尖涡和塔筒脱落涡的裹挟输运作用增加。总体来讲,大小容量不同的风力机的尾流掺混能在一定程度上加速尾流的恢复,但是需要一定的发展空间来使其克服下游风力机产生的进一步速度亏损的影响,该文中的发展空间为6~8D。

关键词： 冲蚀磨损   气固两相流   火药颗粒   CFD-DEM方法  

摘要： 底火击发点燃发射药后,火药燃气携带并推动火药颗粒沿轴向运动。坡膛作为药室和身管间的渐缩段,必然受到火药颗粒的无规则碰撞,导致坡膛处发生冲蚀磨损。在起始弹道阶段,膛压高、颗粒运动速度较快、颗粒尺寸大,火药颗粒撞击坡膛导致的冲蚀磨损现象更为突出。为重点研究火药颗粒对坡膛的碰撞损伤效应,根据起始弹道阶段颗粒运动、碰撞及气固两相流动特点,基于欧拉-拉格朗日框架,采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维非稳态气固两相流模型,以155 mm火炮为例进行了数值模拟。结果表明:坡膛起始段冲蚀磨损量大,呈环状分布,其余区域冲蚀磨损量较小,呈不规则云状分布;坡膛质量损失随时间呈指数递增;坡膛锥度由1/10增加到1/5时,坡膛质量损失随锥度的增加而增加,且锥度越大,质量损失率越大。

关键词： 粒子群   优化算法   水闸底板优化   应力分布   位移性能  

摘要： 研究基于改进的粒子群优化算法(MSPSO),针对水闸底板结构进行了优化分析。首先介绍了粒子群优化(PSO)算法的基本原理及其在连续变量和离散变量优化中的应用。随后,结合有限元分析软件ANSYS,探讨了优化过程中的应力和位移分析方法。优化结果显示,通过MSPSO算法优化的水闸底板结构在减少钢材用量的同时,显著改善了结构的应力分布和位移性能。

关键词： 变分法   极限平衡   稳定性分析   平衡优化器算法   数值模拟  

摘要： 基于变分法的基本原理,实现了平面应变条件下土坡极限平衡分析的变分表述,将边坡稳定性分析转化为等周问题,避免了对滑面的形状、条间力的假设。利用坐标变换求解等周问题的欧拉-拉格朗日方程,发现土坡的临界滑面为对数螺旋面或由具有共同极点的一系列对数螺旋面组成,并且安全系数与临界滑面上的法向应力分布无关。基于此,经过一系列数学变换,安全系数可表示为临界滑面的函数,从而将等周问题转化为以潜在滑面及两个拉格朗日乘子为未知量的最优化问题。利用平衡优化器算法可实现对此最优化问题的求解,得到安全系数和临界滑面的精确解答。对澳大利亚计算机应用协会(Australian Computer Applications In Design Society,ACADS)经典考题的计算分析表明,该方法计算得到的最小安全系数和最危险滑面均与裁判程序的参考答案非常接近,验证了所提方法在土坡稳定性分析中的适用性和有效性。

关键词： 旋流除砂器   分离模型   自然旋流长   数值模拟   固液分离  

摘要： 本研究旨在构建一个基于边界层理论的旋流除砂器分离效率的预测模型。首先,通过数值模拟方法对旋流除砂器的有效体积流量和有效停留体积进行了校正,得到了停留时间的计算公式。随后,分析了边界层中固体颗粒受力的变化,考虑了速度梯度对颗粒受力的影响,并在此基础上推导出适用于旋流除砂器的径向运动微分方程。基于这些修正,进一步建立了旋流除砂器的分离模型。实验验证结果表明,对于粒径大于13μm的颗粒,模型预测的相对误差为12%,显著低于传统边界层理论预测的46.5%,显示出与实验结果更高的吻合度,能够为工程设计提供更为精确的参数支持。

关键词： 隧道爆破   数值模拟   切槽孔爆破   裂纹拓展  

摘要： V形切槽孔爆破是定向断裂控制爆破的一种,在使用低爆压炸药或不耦合装药进行爆破时,由于切槽端明显的应力集中,裂纹会朝着切槽端定向拓展。为了探究V形切槽炮孔爆破动力响应特性,基于ANSYS/LS-DYNA软件进行模拟分析。通过不同切槽角度和深度条件下岩石的损伤演化模拟,发现其定向效果随着切槽角度和深度的增加而逐渐提升,控制其他变量不变,当切槽深度为5 mm和切槽角度为60°时,同一时刻下纵向和横向裂纹拓展最快;通过对异形孔在不同地应力条件下的岩石损伤演化模拟,发现地应力对异形孔的裂纹拓展具有抑制作用,且作用随地应力增加逐渐增大,使得切槽孔的导向效果不明显,当侧压系数λ≠1时,爆生裂纹会朝着最大主应力的方向进行拓展。

关键词： 采矿工程   多煤层开采   围岩应力   位移场   数值模拟  

摘要： 为了研究晋华宫矿多煤层开采中的应力位移演化规律,采用数值模拟方法,对晋华宫矿多煤层开采围岩应力、位移演化及其对下煤层开采影响进行了研究。研究结果表明,7-3号煤层围岩应力在开挖后在煤柱区出现应力集中,采场上覆岩层空间的位移以向下垮落为主,但底板在向上方向也出现了一定的底鼓,底板的塑性破坏区深度已经达到了下部的7-4号煤;7-3号煤的开采对7-4号煤开采的主要影响为破坏顶板的完整性,减小顶板来压步距;11号煤开采属于下行大距离开采,在11号煤开采后原有7-4号煤煤柱的集中应力区的集中程度进一步升高,上部岩层的压力继续以煤柱为载体向下传递,造成应力峰值持续增加。而在原有7-3号煤层遗留煤柱的原有集中应力影响区域下部,由于11号煤的开采卸载作用,应力集中的现象基本消失,演化为近原岩应力的平衡区。研究结果为晋华宫矿多煤层安全高效开采提供理论基础与技术借鉴。

关键词： 思林水电站   二线通航建筑物   通航隧洞  

摘要： 思林水电站二线通航建筑物是乌江航道提等扩能的关键工程,工程布置需协同已建电站及一线垂直升船机,避开不利的航道条件及水流条件。通航隧洞连接库区船闸及距思林电站坝下游较远的升船机,有效解决了工程布置的难题。通航隧洞的布置、水力学和结构研究,是本工程研究的重点内容。