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关键词： 隧道工程   联络通道   冻结法   数值模拟   地层变形  

摘要： 在富水软弱地层联络通道施工过程中,为维持地表建筑物及地下管线安全稳定,通常采用冻结法施工。为了保障应用人工冻结法施工联络通道的安全稳定,以某区间联络通道工程为背景,采用数值模拟手段,研究了冻结法施工联络通道的关键力学特性,系统分析了冻结帷幕厚度动态演化规律、地层变形特征及结构应力-应变响应机制,并重点探究了冻结温度、支护强度与冻结管布置对结构受力变形的影响。结果表明,联络通道与隧道管片接合部位为结构最不利位置;适当降低冻结温度可有效抑制联络通道变形发展;优化冻结管布置方式能够显著降低结构变形幅度并改善内力分布特征。研究成果揭示了冻结参数与结构力学行为的耦合作用机理,为冻结方案设计提供了理论依据。

关键词： 有砟轨道   翻浆冒泥   聚氨酯碎石层   复合土工布   数值模拟   正交试验  

摘要： 结合某铁路改扩建工程,采用聚氨酯碎石层上下加铺复合土工布的方法防治路基翻浆冒泥病害。以聚氨酯碎石层加铺复合土工布结构为研究对象,采用有限元软件建立计算模型,通过数值模拟的方法研究了其力学行为和防水性能。结果表明,聚氨酯碎石层具有良好的力学行为,可以减小路基的位移、应变和应力;聚氨酯碎石层具有良好的防渗性能,可以有效防止路基底部水沿基床涌入道床形成翻浆;在聚氨酯碎石层上下加铺复合土工布,可以起到减小路基位移、均化应力、强化结构防水性能的作用。基于正交试验原理,确定了聚氨酯碎石层加铺复合土工布结构的优化设计方案。

关键词： 水中悬浮隧道   撞击载荷   锚索布置方式   截面形状   数值模拟   动力响应   结构损伤   应力分析  

摘要： 水中悬浮隧道遭受突发撞击时,管体强度变化、系统可靠性以及结构动力响应十分复杂,针对悬浮隧道受到撞击后能否继续安全运营的不确定性,应用有限元对悬浮隧道损伤与运动响应进行模拟是一种非常有效的方法。本文采用ABAQUS开展了撞击作用下悬浮隧道响应数值分析,构建了有限元模型;确定了模型材料及各部分单元类型;提出了管节接头的处理方式,探究了不同悬浮隧道截面形状及锚索布置方式对结构灾变的影响机制。研究结果表明:四边形截面隧道管体受撞击后管体的位移和损伤最小,是抵抗冲击最佳的形式。锚索布置方式不会影响悬浮隧道的撞击应力、应变及损伤,仅影响悬浮隧道的运动响应,其中两垂直两倾斜的系泊方式可显著限制悬浮隧道的撞击运动幅度。

关键词： 基坑工程   坑底注浆加固技术   有限元模拟   基坑支护体系   变形特性  

摘要： 为加强建筑基坑工程安全控制,以芜湖市某高层住宅工程为例,通过ABAQUS有限元模拟,系统分析了注浆层厚度、地下连续墙嵌固深度与厚度及软土层厚度对基坑支护体系变形特征的影响。结果表明,注浆支护可有效限制基坑变形,且加固厚度为4m时,限制效果最佳;地下连续墙嵌入深度为30m后,约束效果不显著,而增大墙厚可线性提升抗变形能力;软土层厚度越大,基坑支护体系变形程度越大。综上,建议连续墙嵌入深度控制为16m、厚度≥600mm,同步实施4m厚坑底注浆层,针对软土层厚度较大工况,需通过注浆补偿或增设斜撑抵消其变形放大效应,实现对基坑支护体系变形最优控制效果。

关键词： 地铁   下卧隧道   基坑工程   钢板桩围护  

摘要： [目的]在既有地铁隧道上方施工深基坑将引起隧道变形,采用钢板桩围护垂直开挖施工,可减少单段开挖覆土量,有利于控制隧道上浮,应对钢板桩围护垂直开挖对下卧地铁隧道的变形影响进行深入研究。[方法]依托某地铁隧道工程,采用数值模拟方法,建立了钢板桩围护基坑的二维和三维有限元模型,分别模拟了基坑降水工况及不同开挖步骤条件。通过线性回归分析,讨论了降水对下卧隧道沉降和水平位移的影响情况。通过校验模型结果与实测值,讨论了土方开挖对下卧隧道沉降和水平位移的影响情况。结合现场监测结果验证模型可靠性后,进一步预测了采用钢板桩围护条件下隧道的上浮变形。[结果及结论]钢板桩围护垂直开挖可有效控制隧道变形;下卧隧道拱顶处的沉降峰值较拱腰处更大,且变化幅度也更大;利用监测数据拟合获得的隧道沉降降水影响折减系数为0.05~0.30,在覆土越多的区域,该经验折减系数更趋向于较大值;水平位移不受降水影响,不需要折减;修正结果后预测在钢板桩围护垂直开挖区段内,东线和西线隧道拱顶上浮分别约为3.3~5.7 mm和4.5~6.6 mm。

关键词： 柠条生材   力学性能   破坏形貌   数值模拟  

摘要： 针对柠条平茬机具效率低、功耗大等问题,研究了柠条生材的物理力学特性,为其机械装备的研究提供数据支撑。通过试验,测定了柠条生材顺纹和横纹方向的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度,并利用LS-DYNA软件进行等效数值模拟。结果表明:柠条生材在拉伸试验和剪切试验中表现出脆性破坏,顺纹抗拉强度为80.82 MPa,横纹抗拉强度为4.71 MPa,顺纹抗剪强度为16.64 MPa;在压缩试验中表现出延性破坏,顺纹抗压强度为21.50 MPa,横纹抗压强度为25.79 MPa。数值模拟结果与试验结果相符,数值模拟得到的应力-位移曲线基本符合试验所得的曲线,数据相差均在5%以内,柠条生材的5个强度参数均满足木材不同方向之间的强度关系。利用力学试验与数值模拟相结合的方法测定了柠条生材的力学强度参数并分析了破坏形貌,对深入了解柠条生材的力学特性具有重要意义。

关键词： 碳纤维增强树脂复合材料   孔加工   缺陷   工艺研究   开孔拉伸   数值模拟  

摘要： 碳纤维增强树脂复合材料是以碳纤维为增强体、树脂为基体的复合材料,因其质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性,逐渐替代了许多传统金属材料,广泛应用于航空航天、车辆制造、船舶运输等领域。碳纤维增强树脂复合材料的各向异性及非均质特性给加工带来了极大挑战和困难,尤其是大型复合材料的连接装配避免不了小孔结构的加工,但是孔周围产生的应力集中会显著降低连接件的抗疲劳性能。基于此,该文系统综述了碳纤维增强树脂复合材料的制孔方法及其特点。首先,阐述了不同加工工艺下碳纤维增强树脂复合材料制孔的研究进展,并分析了不同工艺下产生的主要缺陷,包括孔的表面形貌特征(如边沿毛刺、撕裂、热影响区、表面粗糙度等)和孔的侧壁形貌特征(如纤维分层、孔锥度、侧壁粗糙度等)。其次,针对复材层板的强度和破坏模式,综述了孔加工对复材层板性能的影响。最后,总结和讨论了碳纤维增强树脂复合材料制孔技术的发展趋势和前景。

关键词： 基坑   降水开挖   沉降   数值模拟  

摘要： 针对北京市某超大深基坑工程,基坑距离运营铁路线最近位置约30m,距离附近河流约150m,为保证工程安全,故建立了可反映降水过程和河流补给影响的三维数值模型。通过数值模拟计算,分析基坑不同开挖降水阶段所引起的周边地表沉降、锚杆受力、护坡桩水平位移以及对紧邻铁路沉降影响的变化规律。

关键词： 复用巷道   围岩控制   墩柱体   数值模拟  

摘要： 基于复用巷道围岩受多次采动影响而破坏变形严重的问题,文章以晋城某矿区内3306运输平巷为工程背景,通过理论深入分析、墩柱体支护可行性设计、现场工业性验证等多种方法,阐明了复用巷道围岩受上区段工作面和本区段工作面开采扰动影响期间的受力特征,并在此基础上提出了采用墩柱体辅助支护来控制巷道围岩的破坏变形程度;结合数值模拟的方法对提升墩柱体的承载性能进行了思路优化,并详细说明了墩柱体的具体施工工艺流程。现场工业性应用结果表明墩柱式辅助支护措施对巷道围岩起到了良好控制作用,但巷道底板这一支护较为薄弱的区域,后续仍需针对性地采取加强防控措施。

关键词： 恒定法向刚度   剪切渗流   水力开度   临界雷诺数  

摘要： 深部岩石裂隙在剪切过程中形貌不断发生改变,导致裂隙渗流特性极其复杂,进而影响深部岩体工程的稳定性.为探明恒定法向刚度(constant normal stiffness,简称CNS)边界条件下岩石裂隙的剪切渗流特性,基于分形理论构建了不同粗糙度三维自仿射裂隙面,采用考虑裂隙粗糙度退化的剪切数值方法分析了不同 CNS 边界条件下裂隙岩石剪切过程中几何形貌参数的演变规律.随后利用COMSOL软件对受剪后的裂隙进行渗流计算,研究了法向刚度、剪切位移和分形维数对裂隙非线性渗流特性的影响.结果表明:(1)裂隙的力学开度随着分形维数的增大而增大,但法向刚度的增加会减缓其增长速度;接触率主要受法向刚度控制,并随其增大而增大.(2)裂隙渗流的压力梯度与流量关系能够用Forchheimer定律准确描述,拟合系数 A 和 B 随剪切位移的增大呈幂函数减小趋势,随法向刚度的增加而增加,随裂隙分形维数的增加而减小.(3)裂隙的水力开度随分形维数的增加而增加,随法向刚度的增加而减小,并建立了以力学开度和开度标准差为自变量的水力开度模型.(4)裂隙渗流的临界雷诺数随剪切位移的增加先减小后增大,并随分形维数和法向刚度的增加而减小,以裂隙的分形维数、接触率和水力开度模型为基础,建立了CNS条件下剪切裂隙的临界雷诺数计算拟合公式.