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关键词： 山火   埋地管道   温度场   数值模拟  

摘要： 近年来受高温极端天气影响,森林火灾频发,极易对埋地管道造成破坏。为明晰山火作用下埋地管道温度场的变化规律,本文基于传热学理论,建立了管土耦合传热数值模型,探究管道埋深和火灾持续时间对管壁温度的影响。研究表明:在火灾发生时,管道升温速度较快;在火灾被扑灭后,由于土体的蓄热作用,管道将缓慢升温至最大值,随后管道温度降低至环境温度。管道的温度随埋深的增加而减小,随火灾持续时间的增加而增加。当火灾持续为120 h,管道埋深从0.5 m增加到1.5 m时,管道最高温度从508.1℃降低至110.1℃。当管道埋深为0.8 m,火灾持续时间从10 h增加到120 h时,管道最高温度从52.5℃升高到291.4℃,且到管道升温至最高温所需的时间也不同。分析结果可为森林火灾作用下埋地燃气管道的抢修和新建管线的敷设提供指导。

关键词： 橡胶沥青应力吸收层   数值模拟   施工工艺  

摘要： 为预防高速公路沥青路面出现早期裂缝,研究加设橡胶沥青应力吸收层后沥青面层的力学响应,并优化应力吸收层施工工艺,以增强路面稳定性、防止反射裂缝。首先,采用ABAQUS有限元构建沥青路面结构模型,分析吸收层厚度及模量对沥青层力学响应的影响;然后结合工程实例,深入探究施工工艺的特点及优化方案。研究结果表明:沥青层层底的应力随着橡胶沥青应力吸收层厚度及模量的增加,呈现先降低后趋于稳定的趋势;应力吸收层的厚度和模量并非越大越好,综合考虑力学性能和工程经济性,推荐应力吸收层的厚度为4 cm,模量为500 MPa。

关键词： 预制裂缝倾角   巴西圆盘试验   声发射   扩展有限元法   扩展机理   破裂模式  

摘要： 为研究不同预制裂缝倾角对岩石的力学特性、声发射特征及岩石破裂过程中裂缝扩展机理和破裂模式的影响,通过预制不同倾角裂缝的圆盘试件进行巴西圆盘试验,以声发射技术和扩展有限元法进行观测和分析,探究不同裂缝倾角下岩石的破裂演化规律。结果表明:随着倾角的增大,裂缝起裂位置由预制裂缝尖端向中部转移,岩石的起裂荷载、峰值荷载等参数呈先减后增的变化趋势。声发射参数分析结果表明,试件呈现多样的破坏模式,中等倾角的试件主要发生剪切-拉伸破坏,倾角较高或倾角较低的试件则以张拉劈裂破坏为主。声发射累计振铃计数、累计幅度、累计能量与承载能力随预制裂缝倾角的变化趋势一致。数值模拟结果与室内试验结果一致,证实了该数值模拟方法在预测岩石裂缝扩展方面的有效性。研究结果有助于预测和控制采矿、隧道掘进等领域的岩体在工程作业中的破裂行为,为解决行业工程安全问题提供有效参考。

关键词： 路堑   黄土滑坡   稳定性分析   防治技术  

摘要： 我国黄土分布广泛,黄土地区开展公路建设过程中会不可避免地对黄土边坡进行切削,由于不合理的施工方法或设计方案导致黄土边坡失稳破坏,严重影响了工程施工安全和施工进度,造成严重的经济财产损失。以某路堑黄土滑坡为例,通过采取钻探、槽探等勘察手段,查明了滑坡区的地层;分析了路堑黄土滑坡的发育特征;采用工程地质类比和数值模拟方法展开研究。研究结果表明,对黄土边坡的不合理开挖方式是导致黄土边坡失稳的主要原因。边坡安全系数随着边坡的开挖逐渐降低,最终处于不稳定的状态;潜在破坏面随着边坡的开挖逐渐扩展形成圆弧状滑动面,与案例中黄土滑坡的滑动面位置相一致。根据黄土滑坡潜在破坏面制定了防护方案,提出了防护建议。该研究成果有助于提升黄土地区公路建设的防灾减灾水平,对实际工程有一定的指导意义。

关键词： 水泥窑炉   SCR脱硝   反应塔   流场优化   数值模拟  

摘要： 选择性催化还原(SCR)脱硝是水泥窑炉烟气NOx深度减排的迫切需要。本文以烟气处理量10 000 Nm^(3)/h的水泥窑炉SCR脱硝反应塔为研究对象,利用计算流体力学(CFD)数值模拟对反应塔入口不同均布方式进行分析比对,探讨了反应塔内流场优化方法。结果表明,在反应塔烟道入口中部和渐扩口段烟道合理安装导流板、在反应塔顶部入口安装多孔均布板具有优良的流场均化效果,且多孔均布板发挥了重要作用。通过均布装置优化组合,实现反应塔内顶层催化剂床层上方速度相对标准偏差Cv达8.45%,最大入射角为9.53°,系统整体阻力仅增加37 Pa。此外,催化剂床预留层置于顶层设计时流场优化效果更佳,此时Cv可降至6.73%。本研究有望为水泥窑炉SCR脱硝反应塔流场进一步设计优化提供参考。

关键词： 硝酸异丙酯   计算流体力学   液-液传质强化   优化设计   数值模拟  

摘要： 硝酸异丙酯因其具有易燃和热分解特性,在制备过程中需要通过重力分离、洗涤等操作除去废酸等杂质,提高其安全性。非均相搅拌洗涤槽是硝酸异丙酯洗涤过程的主要设备,具有均匀混合物料,强化传质的作用。利用FLUENT软件对搅拌洗涤槽内液-液两相传质过程进行建模研究,分析了洗涤槽内压力场、速度场、水相体积分数及湍动能分布情况,揭示洗涤槽内流场规律。研究了搅拌转速与洗涤水流量对洗涤过程分离效率的影响,确定满足工艺要求的初始条件。

关键词： 公路软岩隧道   锚杆支护   数值模拟   锚杆长度优化  

摘要： 为研究大埋深软岩隧道锚杆支护效果,保证隧道施工安全,依托某软岩隧道施工实践,利用数值模型对钢拱架支护(方案Ⅰ)及钢拱架+锚杆支护(方案Ⅱ)下隧道围岩变形及应力变化实施模拟分析,并根据方案Ⅱ条件下隧道围岩位移、应力及塑性区变化规律对锚杆长度实施优化。研究结果显示,与方案Ⅰ相比,方案Ⅱ支护效果更加显著;锚杆长度越大,隧道围岩位移、应力及塑性区越小,但降幅越来越小,当锚杆长度为8 m时降幅最小,支护效果最好。

关键词： 地铁车站   PBA工法   邻近施工   数值模拟   控制标准  

摘要： 研究目的:城市轨道交通的大规模建设和城市地下空间的有限性,致使城市轨道交通线、站之间的邻近或穿越施工越来越多,新建工程施工对邻近既有结构变形的影响变得越发突出。本文通过研究PBA工法新建地铁车站施工对邻近既有车站结构变形的影响,采用MIDASGTSNX建立新建车站和邻近既有车站的三维有限元模型,并将施工过程引起的地面变形模拟值与实测值进行比较。研究结论:(1)既有车站结构在竖直方向上产生下沉变形,在水平方向上产生向新建车站一侧变形,导洞以及扣拱开挖阶段是结构变形累积的主要阶段,数值计算结果与现场实测值符合较好;(2)施工过程中,既有车站轨道不平顺与既有车站结构变形基本呈现线性协调关系;(3)基于变位分配控制原理,确定了该工程的结构变形分步控制指标;(4)本文研究结论对后续类似实际工程的施工有一定的指导意义。

关键词： 数值模拟   浅埋盾构隧道   土层性质   上下台阶法   变形分析  

摘要： 为研究不同土性条件下,上下台阶法施工对浅埋盾构隧道稳定性的影响规律,文章利用数值模拟手段,以砂土与黏土两种典型土层为研究对象,建立了隧道施工过程的数值分析模型。对比分析了砂土与黏土浅覆土层条件下,上下台阶法隧道开挖过程中隧道围岩变形、地表沉降及隧道拱顶与拱底变形的差异。结果表明土层性质显著影响施工过程中围岩与结构的响应特征,砂土条件下围岩变形与地表沉降更为敏感,施工扰动影响范围相对较大;而黏土条件下围岩稳定性相对较好,施工扰动影响范围相对较小。本文研究成果可为浅埋隧道施工方法选择、施工风险评估及优化设计提供重要参考依据。

关键词： 盾构隧道   数值模拟   安全控制   沉降机理   现场监测  

摘要： 依托郑州市轨道交通某盾构隧道,基于郑州粉土地层条件,采用Plaxis 3D有限元分析软件建立隧道模型,对隧道掘进过程中的地表沉降变化规律进行分析,并结合实际工程现场监测结果,将地表沉降实测数据与模拟数据进行对比,得到以下结论:由于围岩释放的作用,地表监测处的沉降随着隧道掘进距离的减小逐渐增大;地表沉降沿开挖方向呈先增大后减小的趋势,最大沉降发生在开挖面前方0.5H处;模拟值与实测值较为吻合,即隧道轴线正上方地表沉降值最大,在横向随着与隧道距离的增大而减小,并且距隧道越近,地表沉降随距离的变化越剧烈。根据模拟结果和工程情况提出控制盾构施工引起地表沉降的具体措施可供参考。