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关键词： 骨料矿山   粉矿率   空气间隔装药   数值模拟  

摘要： 露天灰岩骨料矿山爆破后粉矿率居高不下,易导致矿石资源利用率偏低、粉尘污染等问题,严重损害了企业经济利益和矿山周围环境。为控制矿山粉矿率,通过深入研究岩粉产生机理发现,顶部空气间隔可以降低冲击压力峰值,增加应力波作用时间,增大应力波传给岩石的冲量等效果。同时基于现有炮孔装药结构,采用LS-DYNA数值仿真软件对比分析了空气间隔装药和耦合装药两种工况下顶部矿体损伤效果。研究结果表明:顶部空气间隔装药结构可有效降低顶部矿体损伤,同时不会产生明显大块,在控制粉矿率的同时,保证了岩体破碎效果。经过现场爆破试验及筛分后发现,顶部空气间隔装药结构粉矿率降低了1%。

关键词： 再沸器   CFD数值模拟   外导流筒   结构优化  

摘要： 文章基于计算流体力学(CFD)数值模拟方法,以丁烯-1精制塔再沸器为研究对象,对比分析了传统防冲挡板结构与外导流筒结构的流场特性及振动响应机制。研究表明,防冲挡板结构虽能有效分散流体冲击,但在局部形成高速区,导致高湍流抖振主频率,从而诱发旋涡脱落激振及弹性失稳现象;外导流筒结构通过均匀导流降低了换热管接触面流速和湍流抖振主频率,有效减少了振动与冲击,提高了设备可靠性。可为高流速工况下再沸器防冲结构设计提供理论依据与优化策略。

关键词： 顶管   盾构隧道   力学性能   数值模拟   敏感度  

摘要： 以滨海区顶管穿越邻近地铁盾构隧道为研究背景进行建模,将结果与实测数据对比,验证模型的有效性。分析不同工况下,顶管顶进过程盾构隧道力学性能变化特征及影响因素和敏感度。结果表明:顶管垂直上穿施工会引起下方盾构隧道整体上浮,最大变形在顶管轴线正下方;顶管并行隧道时,对邻近盾构隧道变形影响较大,尤其在平行顶进立面夹角-45°位置时,隧道变形最大,是不利工况;顶管与隧道间距越小,盾构隧道横截面变形越大,邻近顶管的隧道轴力和弯矩变化量也越大;顶管直径越大,顶进时邻近隧道横截面变形也越大,轴力和弯矩变化量也越大,顶管直径与距离的关联度均大于0.5,顶管直径的敏感度大于二者间距。

关键词： 水平井   柔性钻具   轨迹偏移   超短半径   显式动力学   数值模拟  

摘要： 在柔性钻具超短半径径向水平井钻进过程中,井眼轨迹的垂直偏移影响靶点钻遇率。为了揭示柔性钻具水平钻进动力学特性,减少轨迹垂直偏移,基于ABAQUS显式动力学建立了柔性钻具水平段的钻进模型并展开计算。研究重点包括柔性钻具管柱运动、钻头姿态、岩石破碎特性、轨迹偏移特性、地层适应性以及轨迹和井径扩大量对钻压的敏感性。研究结果表明:柔性钻具钻进过程呈螺旋形运动姿态,在绕井眼轴线旋转的同时也绕自身轴线旋转;钻头以近似圆锥形扫描姿态破岩,破碎岩石过程具有不对称性。通过现场试验验证了模型准确性,柔性钻具轨迹偏移主要产生在重力方向上,解释了现场试验中垂直轨迹偏移的原因;软、中和硬岩石对应轨迹偏移率分别为4.44%、3.71%和3.52%,在软岩中轨迹偏移率更显著,大钻压条件下轨迹偏移率更高;钻压增大会减小钻头侧向切削及井径扩大量,优选适用于水平钻进的钻压为(30±5)kN。所得结果可为柔性钻具的运动研究提供一种可行方案。

关键词： 开挖边坡   土质边坡   稳定性分析   数值模拟   工程治理  

摘要： 四川炉霍县寿灵寺因建设未来殿需要,于场地西北侧开挖形成一高21.8 m坡度55°~75°的五级开挖边坡。坡脚出现局部崩塌,开挖工程活动已威胁周边群众生命财产安全。现场勘察及数值模拟分析结果表明,边坡于粉质黏土层内形成圆弧形滑动面,坡脚应力集中,在降雨条件下,土体容重增加,黏聚力与内摩擦角急剧减小,最大水平位移可达3.4 m,边坡失稳形成推动式滑坡。研究区处于高烈度地区,地震及大型机器作业产生的震动荷载将给边坡带来不良影响,在地震工况下边坡形成推动式滑坡,对地基土产生剪切破坏,影响深度约5 m。考虑到边坡所需的抗滑稳定性要求及在地震工况下对地基土的破坏影响,采用抗滑桩加格构锚固对边坡进行加固,并已应用到本工程中,治理效果良好,该分析方法及防治方案可为类似人工开挖边坡工程治理提供参考经验。

关键词： 边缘效应   电容式地震加速度传感器   数值模拟   加速度   输出特性  

摘要： 为研究考虑边缘效应的电容式地震加速度传感器输出特性,将理论分析与计算机数值模拟相结合,利用保角变换法、格林函数法和MATLAB软件,对考虑边缘效应的平行板电容器电场和电容进行讨论,并研究电容式地震加速度传感器的输出特性,分析了传感器误差随参数的变化情况,讨论了影响其输出特性的因素,给出了传感器参数的取值范围,明确了改善地震加速度传感器输出特性的途径,并通过变压器桥式电路实现了对地震加速度的测量。

关键词： 超大直径   公路隧道   铁路隧道   隧道交叉   数值模拟  

摘要： 针对超大直径公路和铁路隧道小角度交叉段隧道变形与结构受力不明的问题,依托金塘海底铁路隧道和甬舟高速公路复线金塘海底公路隧道工程,采用FLAC3D软件,建立三维数值模型对下穿隧道施工过程进行模拟分析。研究结果表明:1)在公路隧道与铁路隧道交叉段,当下部铁路隧道位于弱风化凝灰岩时,围岩质量较好,隧道受力较为稳定,上部公路隧道开挖对铁路隧道竖向变形与管片受力的影响均较小;2)当铁路隧道位于土层时,其结构发生了竖直与水平变形,隧道整体呈向上变形趋势,上下隧道正交点处变形值最大,随着距正交点距离的增加,下部铁路隧道向上变形值逐渐减小,上部隧道开挖顺序对下部铁路隧道向上变形值影响较小;3)下部铁路隧道无论位于岩体层还是土质层,上部公路隧道开挖施工条件下,下部铁路隧道管片压应力值均未超过C60混凝土的抗压强度,隧道管片结构处于安全状态。

关键词： 埋头式弹药   两级点火   内弹道   数值模拟  

摘要： 埋头式弹药是一种新型弹药,它采用两级点火燃烧技术,一级点火使弹丸在药筒内具有一定的初速度并沿导向筒向前移动冲击坡膛,两级点火产生火药燃气以推动弹丸高速出膛。为了深入研究埋头式弹药两级点火燃烧技术的内弹道性能特性,设计搭建了40 mm短截身管的埋头式弹药两级点火试验平台,利用高速录像和压力传感器测量试验过程中弹丸冲击坡膛的速度及压力。试验结果表明,弹丸在一级点火后会以22 m/s的速度冲击坡膛,并在坡膛处停止,两级点火启动后快速飞出炮口。同时建立了试验条件下的埋头弹两级点火零维内弹道数值计算模型,对相同装填条件下埋头弹两级点火过程进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证了所建模型的正确性。对40 mm埋头式穿甲弹进行内弹道性能模拟计算,分析了不同装药量对弹丸运动过程的影响。研究成果可为之后的埋头式弹药两级点火技术的相关研究提供参考。

关键词： CLM5.0陆面模式   土壤分层   土壤温度   土壤湿度   数值模拟  

摘要： 黄河源是黄河流域重要的水源涵养区,研究不同土壤分层对冻融过程模拟结果的影响,提高模式对水热输送过程的模拟能力,对高寒地区冻融过程的研究有着重要意义。本文利用黄河源区玛多站的观测数据作为强迫场驱动陆面模式CLM5.0(Community Land Model)在玛多站进行模拟,使用CLM5.0改进后的三种土壤分层方案,模拟不同土壤分层对土壤冻融过程的影响,对比模拟结果与观测资料,分析改进后分层方案对陆面模式CLM5.0在黄河源区冻融过程中对土壤温湿度模拟能力的提升效果,得出以下结论:(1)调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤温度的模拟效果有了较好的提升,三种方案中30层方案的模拟效果最好,模拟值与观测值的平均相关系数达到了0.954,平均均方根误差为3.334℃;(2)调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤湿度的模拟效果也有了较为明显的提升,能够准确地捕捉各层土壤湿度在一整年内的季节性变化,受到降水影响,模拟值与实测值的波谷模拟还有偏差,三种方案中30层方案的模拟效果最好,平均相关系数为0.770,平均均方根误差为0.039 m^(3)·m^(-3);(3)对于冻结初日与消融初日的模拟,调整后的三种不同土壤分层对于冻结期与消融期模拟有明显影响,浅层模拟的冻结初始日和消融初始日均与观测值相符,而在深层对于冻结初始日和消融初始日的模拟有些偏差,较观测值有延迟,消融期也更为持久。

关键词： 急倾斜巨厚煤层   巷道贯通   冲击地压   数值模拟   微震物理指标  

摘要： 掘进巷道贯通期间应力集中易诱发冲击地压灾害,保障巷道安全掘进贯通具有重要意义。以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层巷道的贯通掘进为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析了巷道贯通期间围岩应力和能量分布特征及演化规律;制定了急倾斜巨厚煤层巷道贯通期间的冲击地压防控策略和方案;利用多项微震物理指标,分析了巷道贯通期间能量的时序变化特征,并对卸压效果进行了评估。结果表明:巷道垂直应力、水平应力、能量峰值随着贯通距离的逐渐减少均有增大的趋势,应力和能量集中区域主要出现在两掘进面之间;接近贯通位置50~120 m时,微震能量频次增加,b值出现骤降趋势,S值、EEM值出现逐渐递增趋势;巷道即将贯通时,微震频次有较大幅度的上下波动,能量出现少量异常高值,b值再次迅速下降,S值下降至低值,EEM值骤降至极小值;卸压后单日平均释放总能量下降了60.7%;单日总频次下降了62.8%;b值、S值、EEM值能很好地反映巷道掘进时煤岩的活动特征,在反掘段内均未偏离正常水平,卸压防控措施效果良好。研究结果可对急倾斜巨厚煤层掘进巷道贯通期间冲击地压的防治提供借鉴与参考。