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关键词： 拓宽路基   差异沉降   现场监测   数值模拟  

摘要： 结合某公路拓宽工程,通过对不同宽度路段、不同填筑高度路段的路基表面沉降监测,分析了拓宽宽度和填筑高度对施工的影响。通过有限元软件建立路基模型,分析了路基土体弹性模量和压缩模量对路基表面沉降的影响。研究表明,原有道路地表沉降峰值出现在路肩位置;路基拓宽宽度对路基顶面沉降影响较为显著,填筑高度超过6 m后,增加填筑高度引起的沉降峰值增加幅度不大;相较于原路基压缩模量+6 MPa工况,路基压缩模量-6 MPa中,路基顶面沉降峰值达38.9 mm,较前者增长73.7%,路基压缩模量对路基沉降的影响较为显著。

关键词： 凹坑扁平换热管   流动换热耦合   综合换热因子   几何参数优化   数值模拟  

摘要： 虽然凹坑增加了流动阻力,但同时也强化了传热。在设计凹坑扁平换热管时,需要找到一个平衡点,使得在增加一定流动阻力的情况下,能够获得最大的传热强化效果。通过搭建包含测试段、循环泵、加热器和数据采集系统的试验平台,并改变雷诺数(4000~16000)、流道高度(5~12 mm)、凹坑深度(0.8~3.0 mm)、凹坑宽度(2.5~4.5 mm)和凹坑间距(5~15 mm)等参数,系统分析了流动阻力与换热效率的相互作用关系。采用T型热电偶、差压传感器等测量设备,试验重复性误差控制在3%以内。结果表明,凹坑结构破坏了流体边界层,产生涡旋增强换热,综合换热因子在1.4~2.0之间。在不同雷诺数范围存在不同的最优参数组合:雷诺数4000~7000时,最佳组合为凹坑深度1.7 mm、流道高度7 mm、凹坑宽度3.5 mm、凹坑间距12 mm;雷诺数7000~8000时,最佳组合为凹坑深度1.7 mm、流道高度9 mm、凹坑宽度3.5 mm、凹坑间距12 mm。对比分析表明,在圆形、椭圆形和菱形三种凹坑结构中,椭圆形凹坑结构(长短轴比1.8∶1)较其他两种结构具有更优的综合性能,在最优结构参数下传热性能比光管提高75%,而压力损失增加仅为38%。

关键词： 深埋矿井   大采长工作面   导水裂隙带   现场实测   数值模拟  

摘要： 为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻孔成像结果基本一致,实测得到导水裂隙带高度最大值为49.20 m,裂采比为17.14,比《三下开采规范》公式计算结果大,与《煤矿防治水手册》预计结果接近。采长增加导水裂隙带高度也增加,且埋深越大,增加幅度越大;900 m埋深时,330 m采长比160 m采长工作面的导水裂隙带高度增加10.54%。随着埋深增加,导水裂隙带发育高度也随之增加,采长越大增加幅度越大;工作面330 m采长时,900 m埋深的导水裂隙带高度比500 m埋深增加13.44%。《三下开采规范》和《煤矿防治水手册》公式中误差项范围较大,不易确定工作面煤层顶板导水裂隙带发育具体高度,对于受顶板水害威胁较大的矿井,建议采用现场实测方法准确地确定导水裂隙带高度,为煤矿顶板水害评估及治理提供依据。

关键词： 地铁   承担比例   数值模拟   双层初支   软岩  

摘要： 针对软岩地区大跨暗挖车站开挖容易出现大变形问题,本文依托重庆地铁18号线某地铁车站工程,使用有限元分析软件Midas GTS NX建立三维地层–结构模型,分析了在双层初支结构下,软岩地区大跨车站开挖隧道的拱顶沉降、双层初支应力分布以及地表建筑物沉降随施工阶段的变化。结果显示:双层初支成环后能有效控制拱顶沉降,拱顶沉降增长最快时间为双层初支成环前一开挖步;二次初支的承担比例小于一次初支,具体比例可能与开挖进尺和隧道埋深有关;当隧道开挖区域与建筑物的距离较远时,建筑物会随土体发生向上的位移,建筑物越高,这个距离越短。To solve the problem of large deformation in the excavation of large-span stations in soft rock area, this paper relied on the project of the Xietaizi Station of Chongqing Metro Line 18 and used the finite element analysis software Midas GTS NX to establish a three-dimensional stratiform-structure model. Changes of arch crown settlement, double-layer primary support initial stress distribution and surface building settlement with construction phase of tunnel excavation at large-span station in soft rock area. The results show that the arch crown settlement can be controlled effectively after the double-layer primary support is formed, and the arch settlement increases fastest at the first excavation step before the double-layer initial support is ring closed. The proportion of secondary primary support is smaller than that of initial primary support, and the specific proportion may be related to the excavation footage and the depth of tunnel. When the distance between the tunnel excavation area and the building is far away, the building will move upward with the soil mass. The higher the building is, the shorter the distance will be.

关键词： 遗留煤柱   围岩控制   分区支护   不稳定岩层   数值模拟  

摘要： 针对基于不稳定岩层厚度的上覆斜交煤柱巷道分区支护设计方法问题,以郭家湾煤矿一盘区5^(-2)煤层工作面作为工程背景,通过运用理论分析、数值模拟以及现场工程实践等方法,对遗留斜交煤柱下巷道围岩力学结构、巷道稳定性进行了研究,确定了基于完整岩层厚度下的支护分区设计原理与支护参数优选原则。并通过现场工程实践确定了巷道分区支护方案,对支护方案进行了模拟验证。研究结果表明:在上煤层工作面采高、应力集中系数等条件进行变化时,不稳定岩层厚度也会随之变化,呈正相关关系,其中应力集中系数对其影响较大;随着层间距减小以及靠近煤柱中心线,应力集中系数会不断增大,而棚距与顶锚杆有效长度会随之减小,这时支护方案会依次采用锚杆索、全锚索、架棚支护;数值模拟验证切实可行,现场验证控制效果良好。

关键词： 棚洞结构   动力响应   FEM-SPH耦合数值模型   冲击力   多次落石  

摘要： 为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明:冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关;长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石,球体落石产生的冲击位移大于长方体;对于长方体落石,冲击位移、棚顶位移、塑性应变与接触面积呈负相关;随着落石冲击次数的增加,峰值冲击力通常会先增大而后趋于稳定。

关键词： 水闸   软土地基   现场检测   施工工艺  

摘要： 水闸作为水利工程中的重要设施,其长期稳定性和安全性直接受到软土地基的影响。本文以广东省某河流水闸工程为研究对象,针对软土层导致的沉降和渗透问题,采用深层搅拌法与注浆加固法相结合的施工工艺,对软土地基进行处理。通过现场检测数据,系统分析了软土处理前后土体压实度、沉降、承载力和渗透性的变化。研究结果表明,深层搅拌法显著提高了土体压实度和承载力,最大承载力提升幅度达42.30%;注浆加固法有效降低了土体渗透性,浅层土体渗透性改善幅度最高达42%。沉降检测数据显示,处理后沉降值普遍下降20%~30%,显著提升了水闸基础的稳定性。本研究为类似水闸软土地基处理工程提供了技术参考和理论支持,验证了深层搅拌法与注浆加固法相结合的综合处理工艺的有效性,并为未来研究提供了新的方向。

关键词： 安全工程   隧道火灾   烟气自由蔓延沉降接地长度   隧道坡度   数值模拟   缩尺寸试验   量纲一分析  

摘要： 在数值建模研究中,建模长度过长会浪费计算资源,过短则无法完整展现烟气蔓延特性。为了最大化节省研究资源,定量化研究烟气自由蔓延沉降接地长度,给学者提供不同隧道因素下的数值建模长度依据。定义坡度隧道下烟气蔓延沉降到地面的长度为“坡度隧道烟气自由蔓延沉降接地长度”。通过理论分析,采用数值模拟与缩尺寸隧道试验方法,耦合不同火源功率、隧道坡度、隧道长度及隧道宽度等因素,构建坡度隧道火灾烟气自由蔓延沉降接地长度理论模型。结果表明:隧道坡度一定时火源下游烟气自由蔓延沉降接地长度与火源功率及隧道高度成正比关系,火源上游则与之相反,且隧道高度变化比隧道宽度对烟气蔓延长度的影响更为显著;随着隧道坡度逐渐增大,烟气自由蔓延沉降接地长度逐渐减小,火源上游烟气蔓延长度规律也与之相同;坡度对烟气自由蔓延沉降接地长度的影响较大。耦合多种因素给定量纲一烟气自由蔓延沉降接地长度模型,与量纲一隧道尺寸的0.53次方、量纲一火源功率的0.32次方、隧道倾斜的角度的0.44次方存在指数关系。

关键词： 管网泡排技术   油气田开发   输送效率   优化研究   数值模拟  

摘要： 管网泡排技术作为一种新兴的管道输送优化技术,在油气田开发中具有显著的应用价值。本文系统分析了管网泡排技术的基本原理、应用现状及其存在的问题,明确了其在提高管道输送效率、降低能耗和延长管道使用寿命方面的潜在价值和应用局限性。通过数值模拟与实验验证相结合的方法,提出了优化起泡剂注入量、优化气泡运移和排出过程以及选择合适泡排技术的综合优化方案,并验证了其有效性。案例分析进一步展示了优化方案在实际应用中的显著效果,为油气田的高效开发提供了全面、系统的理论指导和实践参考。

关键词： 注浆堵漏   注浆材料   注浆工艺   数值模拟   模型试验  

摘要： 动水注浆堵漏技术在地下工程中广泛应用于解决渗漏问题,尤其在隧道、矿井等地下工程中具有重要意义。该文综述该技术的研究现状,重点涵盖注浆材料、注浆工艺与设备、理论分析与数值模拟以及模型试验等几方面的进展,并总结近年来国内外在这些研究方向上的主要成果。最后,对注浆堵漏技术未来的研究趋势和发展方向进行展望。