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关键词： 深部工程   围岩稳定性   巷道开挖   数值模拟  

摘要： 深部工程建设中的关键问题在于工程建设过程中周围岩体的稳定性。相比浅埋工程,深部工程的围岩处于高地应力、高地温以及高岩溶水压的环境中,并且在工程建设过程中会对周围岩体产生极大扰动。针对深部巷道开挖过程中的围岩稳定性问题,研究了对巷道变形影响的因素,对比了不同埋深、不同断面形状以及不同最大主应力夹角3种情况下围岩稳定性的演化。同时与既有的二维平面解析解进行了对比,验证了数值计算的合理性。模拟计算结果表明,随着埋深增大,巷道各部位位移、剪切应变增量以及应力值增加,同时拱顶部分围岩处于剪切屈服状态,而侧墙以及底板处于剪切与拉伸屈服状态;当巷道围岩边界法向应力与垂直地应力比值为1时,水平应力对于巷道围岩稳定性影响最小;对于不同巷道断面形状,马蹄形断面巷道变形幅值最小,但具有明显的应力集中部位,而圆形断面则没有明显应力集中部位。结果为深部工程建设过程中围岩稳定性分析提供了参考。

关键词： 小波分析   改进粒子群算法   损伤识别   数值模拟   结构试验  

摘要： 针对结构的损伤识别问题,本文提出基于小波变换–改进粒子群算法的方法来识别结构损伤。首先利用小波系数的奇异性来快速确定结构的损伤位置,然后利用改进粒子群算法计算结构损伤位置的目标函数最优解,从而识别结构损伤程度。为了研究小波变换–改进粒子群算法的有效性,考虑了不同损伤程度的数值模拟与试验,从而对小波变换–改进粒子群算法识别结构损伤的有效性作出评价。研究表明小波变换–改进粒子群算法在识别结构损伤时有很高的识别效率与精度,且具有良好的运行稳定性。

关键词： 潮控三角洲   沉积数值模拟   演化过程   沉积动力学  

摘要： 【目的】潮控三角洲作为油气勘探与沉积研究的重要目标,具有分布规律不明、沉积相组合多样和沉积体系及特征复杂的特点,且传统方法存在缺少野外露头、沉积解剖难度较大、测井解释资料分辨率较低等问题,导致对潮控三角洲的沉积特征与沉积模式的认识具有较大差异。沉积数值模拟方法的应用有望解决上述问题。【方法】采用沉积数值模拟软件(Delft3D),建立理想化潮控三角洲模型,通过改变河流流量与潮汐幅度的条件,探究潮控三角洲演化规律及主控因素。【结果】河流与潮汐在潮控三角洲的形成过程中具有不同作用,河流搬运来自上游的沉积物,沉积物在入海口发生堆积,潮汐将来自上游的沉积物向深海方向搬运、沉积,形成砂坝,随着潮汐幅度的增加,坝体向海洋方向整体呈“扁平状”发育;河流流量与潮汐幅度大小决定坝体形态及三角洲面积,当河流流量与潮汐幅度增大时,其携带沉积物的能力增强,沉积物能在离入海口更远的地方沉积,砂坝面积增大,同时潮汐幅度增大,对原有坝体进行侵蚀改造,将砂体向海洋方向搬运,坝体平均长度增加。【结论】潮控三角洲演化主要分为三个时期:沉积物在河口堆积;河流—潮汐联合作用搬运沉积物,形成坝体,三角洲快速发育;河流—潮汐联合作用对坝体的改造,三角洲面积继续增长,但增长速率减缓。

关键词： 海上风电   风暴潮   水动力   泥沙冲淤   海床演变  

摘要： 以2212号台风梅花为例,基于有限元数值模型,对位于江苏东台海域的海上风电场场址进行大小尺度模型嵌套的水动力-波浪-泥沙的耦合数值模拟,计算台风造成的风暴潮和风浪影响下的海床形貌演变趋势。结果表明:场区海床受台风影响下的冲刷和淤积程度比无台风情景下的结果更显著,在过境期间,台风能够增大海床的输沙率。采用数值模拟分析预测台风对海床造成的泥沙冲淤变化趋势,能对海上风电场海床泥沙冲刷风险评估以及海上风电场的安全保障和预测性运维提供科学的参考依据。

关键词： 微通道   肋片   传热   压降   数值模拟  

摘要： 微通道由于其小尺寸和高传热效率,在集成电路热管理领域受到广泛关注。为提升多核芯片中微通道热管理能力并进一步减少流动压降造成的损失,通过数值模拟对雷诺数为200~800的4种不同结构的微通道进行比较,以分析填充形式和肋片排列方式的协同作用对流动和传热特性的影响,包括完全填充顺排肋片微通道(MCFAR)、不完全填充顺排肋片微通道(MIFAR)、完全填充错排肋片微通道(MCFSR)和不完全填充错排肋片微通道(MIFSR);基于热力学第二定律利用熵产率指标评估流动和传热的不可逆性,采用性能评价准则(PEC)评估流动传热综合性能。结果表明:不完全填充肋片微通道中的流场与完全填充肋片微通道中相异,且肋片不完全填充时能够进一步破坏下游边界层,以较低的压降增加为代价强化传热;传热熵产率占总熵产率的大部分,强化传热是降低流动传热不可逆性的关键;当雷诺数为400时MIFAR结构显示出最佳的综合性能(PEC为1.76)。

关键词： 胶结充填   沉陷预计   弹性薄板理论   数值模拟  

摘要： 煤炭开采引发的大面积沉陷区常导致地质灾害频发,严重威胁地面建筑物及生态环境安全。逐巷胶结充填开采技术作为绿色开采的重要方法,以其“采—充”协同效率高、控制地表沉陷效果显著的特点,逐步应用于“三下”压煤资源的回采。以山西某矿25401工作面为研究对象,结合现场试验与数值模拟,系统探讨了逐巷胶结充填开采的工艺原理及优化设计。通过建立FLAC^(3D)数值模型,分析不同充实率条件下的地表沉陷规律,并对充填材料的配比及目标充实率进行优化。研究表明,当充实率达到85%时,地表下沉量由1289 mm显著减少至277 mm,沉陷系数由0.82降至0.18,有效满足了地表建筑物安全使用要求。基于“三循环”采—充协同工艺,以充实率为导向、压缩率为指标,确定充填材料配比为矸石质量分数35%、粉煤灰质量分数50%、水泥质量分数10%、添加剂质量分数5%。工程实践表明,采用该方案进行充填开采后,地表走向移动盆地中部最大下沉量为277 mm,充填开采对地表沉陷控制效果显著,实现了压煤资源的安全高效回收。

关键词： 隧道爆破   安全工程   框架建筑物   数值模拟   振动响应  

摘要： 随着地铁线路变得复杂,地铁隧道施工难免会从建筑物下方穿过,对建筑物安全稳定性产生一定的影响,造成安全隐患。因此研究隧道爆破对临近建筑物的振动规律具有安全意义。本文对高层框架建筑物在爆破振动下的破坏特性进行了理论研究。研究以深圳地铁6号线为例,采用有限元软件建立三维数值模型进行模拟,分析各种工况下建筑物振动影响。研究结果表明,高层框架建筑物的振动响应会出现一定的高层缩小效应和空腔效应,高层框架建筑物振速随着不耦合系数增加呈现下降趋势。同时,在装药直径不变的情况下增加炮孔直径,会降低炸药利用率。

关键词： 水闸   复杂地形   施工导流   分析  

摘要： 以安徽省池州市东流新闸为例,分析其施工导流特点和重难点,按不同类别与形式分析和选出可行的施工导流方案,对施工导流建筑物进行细化设计,并对其稳定性进行计算,计算结果满足相关规范要求,为类似水利工程施工导流设计提供参考。

关键词： 寒区重力坝   配合比优化   耐久性  

摘要： 为了研究寒区重力坝大体积低温升高体积稳定性,优化混凝土的配合比,满足高寒地区温控防裂和耐久性设计要求,采用水胶比、砂率、胶凝材料等不同原材料对配合比参数进行优化试验,得到满足严寒地区坝体混凝土耐久性设计要求的长寿命混凝土配合比。结果表明:水胶比降低可显著提高混凝土抗压强度,同时掺加矿粉可有效降低混凝土绝热温升,改善温控性能;优化后的配合比在满足设计强度和耐久性要求的同时,降低了胶凝材料用量,减少了温升风险,并显著降低了工程造价。结论:通过系统试验优化的混凝土配合比能够有效解决高寒地区重力坝施工中的温控防裂问题,为类似工程提供了技术参考。

关键词： 裂隙数量   破坏模式   力学特性   裂纹扩展   数值模拟  

摘要： 在复杂地应力和开采扰动的条件下,岩体常被裂隙结构面分割成非连续体,造成了岩体物理力学性质的各向异性,进而改变了岩体的力学响应与破坏模式。为深入研究裂隙几何特征对岩石单轴压缩力学特性及破坏模式的影响,结合单轴压缩试验和结构面数字摄影测量结果,建立了多裂隙条件下非均质岩石的单轴压缩离散元模型,开展结构面岩石的破坏机制和力学特征研究。研究结果表明,裂隙岩石的单轴压缩数值模拟可划分为3个阶段:无损伤阶段、裂纹萌生阶段和裂纹扩展—萌生阶段。随着裂隙数量的增加,岩石的弹性模量持续下降,峰值强度呈现下降后趋于平稳的演化规律。在应力应变曲线的峰后阶段,破坏模式由脆性破坏转变为塑性破坏。裂隙网络的相互作用形成了受力构架体系,抑制了局部破坏,并为应力传递和微裂纹扩展提供了较为稳定的路径。裂隙岩石的破坏模式主要表现为拉伸破坏,裂隙尖端的损伤较为剧烈,且随着裂隙数量的增加,微裂纹倾角的倾向性减弱。微裂纹扩展虽然引起裂隙尖端应力集中区的部分应力释放,但在岩石失稳破坏时,裂隙尖端仍然是应力集中区域。研究成果可为揭示岩石与裂隙结构面之间的力学响应机制提供参考。