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关键词： 沿空掘巷   非对称性差异化支护   数值模拟   围岩变形   塑性区  

摘要： 为解决沿空掘进巷道受采空区侧应力影响作用大,巷道围岩控制难度大、易变形,巷道维护及安全管理难度大等问题,以N1105综采工作面回风巷为工程背景,采用FLAC3D软件进行数值模拟分析,确定出采空区侧煤柱留设宽度为8m,并结合巷道地质条件及现场开采实际情况,提出沿空掘巷非对称性差异化支护技术。通过对在相同地质条件下对称性支护方式和非对称性差异化支护方式巷道围岩应力变化及塑性区分布特征进行模拟分析得出:非对称性差异化支护方式下巷道煤柱侧围岩应力集中范围更小,其应力集中区范围在距巷帮2~3m左右,煤柱帮围岩塑性区范围比对称性支护方式下减小约2.0m。应用结果表明:工作面回风巷在掘进90d后,巷道围岩变形基本趋于稳定状态,巷道顶板下沉量、实煤体帮和煤柱帮巷帮移近量分别为275mm、230mm、280mm左右,围岩变形量在允许可控范围内。

关键词： 超高压致密气藏   地质工程一体化   压裂参数优化   天然裂缝模型   数值模拟  

摘要： 呼图壁地区HT1井区储层埋深较大,低孔低渗透且致密,高温高压和天然裂缝发育条件下的裂缝扩展规律尚不明确,压裂施工存在挑战。针对此问题,首先对目的层岩心在高温高压条件下进行三轴压缩实验,获取弹性模量、泊松比等参数分布特征;然后基于地质工程一体化方法,综合利用相关实验数据、岩心、测井及地震解释等资料,建立三维地质力学模型;最后以地质力学模型为约束,开展考虑天然裂缝的直井压裂扩展模拟、施工参数优化设计以及生产历史拟合及预测。结果表明:(1)目标区块杨氏模量平均值为37.5GPa,泊松比平均值为0.25,最大水平主应力平均值为220MPa,最小水平主应力平均值为180MPa,最大、最小水平主应力值远大于常规气藏(普遍小于100MPa);(2)基于停泵压降的裂缝参数反演,通过设置小尺度天然裂缝参数长度为70m,间距为150m,拟合了压裂缝长;(3)排量8m^(3)/min,射孔长度8~10m,加液量910m^(3),砂比10%~16%为最优参数;(4)压裂投产下,稳产时间延长8年,累计产气量增加16.13×10^(8)m^(3),压裂效果改善明显,为相关区块开发提供指导意义。

关键词： 地质灾害   崩塌   数值模拟   危岩   稳定性评价  

摘要： 聚焦乌鲁木齐市红山公园虎头峰危岩,采用现场调查、力学计算模型等方法对危岩稳定性进行量化评估,并结合具体危岩单体案例,深入分析其稳定性变化规律及潜在风险影响范围。研究认为:红山公园虎头峰危岩稳定性普遍较差,在自然环境变化及外部荷载作用下极易发生崩塌灾害,根据数值模拟与稳定性计算结果以及结合现场情况对研究区采用局部防治方法可有效降低危岩对景区及周边社区的威胁,也可为类似地质灾害研究与防治提供参考。

关键词： 轨道交通   数值模拟   现场监测   筏板基础   转换层结构  

摘要： 本研究针对下卧轨道区间隧道结构保护中的关键工程技术问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对下卧轨道区间隧道结构安全影响进行了总结和分析。研究结果表明:筏板基础方案通过整体性荷载传递机制,对区间隧道洞周围岩扰动较小,拟建项目实施全过程引起的轨道区间隧道各项变形指标较小,对轨道运营安全的影响风险具有更优的可控性。同时,基于实际监测数据验证,筏板基础方案的模拟预测值与现场实测值的最大偏差不超过20%,关键断面变形吻合度达80%以上,展现出良好的工程适用性。研究成果可为类似轨道交通枢纽工程的结构选型提供实践参考。

关键词： 吸气式火灾探测器   数值模拟   吸气管网   分数比   精准定位  

摘要： 针对吸气式火灾探测器在复杂建筑中实现火源精准定位的技术需求,通过理论建模与计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真协同分析,揭示了多吸气孔CO气体质量分数分布与火源位置的映射规律,构建了归一化长度-分数比双参数火源定位模型。基于10 m和20 m管道系统实验平台,定量表征了火源沿管路迁移时CO气体质量分数的衰减特性,发现初始质量分数为0.3的条件下,10 m管道CO气体质量分数从0.0417降至0.0295,20 m管道CO气体质量分数从0.0414降至0.0226。重点解析了分数比、归一化长度等参数的演变机制。结果表明,分数比与火源位置呈显著相关性,且初始质量分数对分数比的影响较小。最后,通过实验验证了基于分数比的火源位置预测方法的合理性,可为吸气式火灾探测器的火源定位提供理论依据和实践指导。

关键词： 综放工作面   截割产尘   喷雾降尘   数值模拟   分布规律  

摘要： 为了提高采煤机喷雾系统性能,实现对综放工作面更加有效的喷雾除尘,根据黄玉川煤矿综放工作面的实际情况,基于数值模拟确定的风流—粉尘场的分布规律,提出相应的除尘方法与喷雾装置,并进行风流—雾滴场的模拟分析以及现场实测验证。结果表明,风流入口风速为1.6 m/s,流经进风巷时,底板风速达到2.5 m/s以上,在移架区呼吸带高度形成稳定的1.8 m/s风流,流经采煤机后,部分风流被挤压至采空区,使得未移架区的风速再度降低为1.4 m/s;截割产尘在采煤机前滚筒处形成起伏的浓度超过600 mg/m^(3)的较稳定粉尘带,部分粉尘在采煤机横向风流的作用下进入液压支架人行道区域,造成人行道区域的污染,之后粉尘在风流的作用下随沿程稳定运移;除尘器喷雾雾滴在正压风流动力作用下进一步产生二次破碎,形成平均粒径为140μm的微粒径雾流,并覆盖在前滚筒下风侧20 m左右,平均浓度为75 g/m^(3),能够实现对前滚筒区域较为有效的封闭。研究可为截割产尘及喷雾降尘研究提供理论依据。

关键词： 深厚黏土地层   盾构施工   支护压力   既有铁路   数值模拟  

摘要： 在深厚黏土地层隧道中,盾构下穿铁路施工时,对土层的扰动会使路基产生不均匀沉降,可能导致上部结构失去正常使用能力。为确保施工过程中铁路群的正常使用,需要对既有铁路进行安全评估。采用有限元软件Midas建立模型模拟盾构施工穿越铁路,分析实际过程中支护压力变化可能会出现的问题,归纳总结地层和铁路的变形规律,并提出合理的施工参数范围。结果表明:当深厚黏土地层盾构下穿铁路,盾构支护压力比为0.6~0.8时,开挖面土体位移方向发生改变;当土体深度<13 m时,土体沉降随着埋深的增加线性增加;当13 m≤土体埋深≤18 m时,土体沉降随着埋深的增加呈幂函数变化趋势;当土体埋深>18 m时,土体临近破坏;在开挖过程中,当开挖面靠近钢轨时,钢轨水平位移值逐渐增大,随着开挖面的远离,其最终恢复到一定数值,钢轨最大水平位移出现在开挖面到达钢轨位置处。

关键词： 轴承座铸件   浇注系统   冒口   数值模拟  

摘要： 基于灰铸铁轴承座结构特点对铸造过程的造型材料选择、浇注位置与分型面确定及浇注系统设计等方面进行了系统的对比研究,并利用数值模拟软件模拟了铸造过程的充型速度场、凝固温度场及可能出现缺陷几率,通过进一步完善顶部冒口工艺消除铸件缩孔和气孔缺陷,从而获得最佳铸造工艺方案及参数。

关键词： 摩擦桩   挤密注浆   荷载传递模型   数值模拟   承载力  

摘要： 粉质黏土-粉砂地层桩侧注浆参数设计和桩基加固效果评价是在役桩基加固的关键和难点。针对在役摩擦桩桩侧注浆加固工程,采用桩基模型试验、数值模拟及现场试验,实现粉质黏土-粉砂地层桩基注浆加固。研发桩侧挤密注浆模型装置,将注浆加固体假设为沿桩长方向的圆柱体,采用圆柱形气囊的横向膨胀模拟桩侧挤密注浆加固方式,揭示桩侧挤密注浆提升在役摩擦桩承载力的作用机理。桩基模型试验中,注浆孔与桩侧距离<15 cm、注浆压力?0.50 MPa时桩基注浆加固效果明显。基于相似原理,通过桩基模型试验建立桩侧注浆加固荷载传递模型;并且,在数值分析软件中嵌入荷载传递模型以实现实际工程条件下桩侧注浆加固数值计算。数值模拟结果表明:桩基荷载传递符合指数模型,数值计算承载力与工程静载试验误差小于5%,具有可靠性。进一步分析加固位置和加固长度对桩基承载力的影响规律,结果表明:桩长40%~90%处加固效果最好,加固段长为4 m时承载力提升幅度10.7%~13.7%,实现粉质黏土-粉砂地层桩基承载力分析。随着加固长度的增加,桩基的极限承载力逐渐增加,当加固长度超过16 m(约占桩长的70%)时,能够大幅度提升桩中下部的极限摩阻力。研究结果可为在役桩基桩侧注浆加固提供指导。

关键词： 微柱体阵列   超疏水   有效滑移长度   微通道流场  

摘要： 通过数值模拟研究了方柱阵列Cassie态超疏水表面通道的压力驱动流,对比了单相流(“黏滑”复合壁面条件)和气液两相流模拟的结果。计算结果表明:Cassie态超疏水壁面对流场结构具有较大影响,固壁面积占比越大,流速越低,截面流量越小;空气面积占比越大,滑移减阻效应越明显;两种数值模拟方法所获有效滑移长度变化规律趋于一致,但由于微柱间气体具有黏性作用,气液两相数值模拟的速度低于不考虑气体黏性的单相流模型,导致前者有效滑移长度总是小于单相流模型;流体介质为水时,滑移长度最小相对偏差约32%,表明用无黏性气体的理想模型代替考虑气体黏性影响的模型存在较大局限性。