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关键词： 基坑工程   基坑监测   深基坑   数值模拟   地下水  

摘要： 近年来我国极端天气频发,自然灾害引发了诸多工程事故。2023年7月31日,随着台风“杜苏芮”残余环流持续北上,北京地区迎来特大暴雨天气。暴雨后地下水位抬升,对基坑工程的安全稳定性产生诸多不利影响。以北京地区富水砂基坑为例,结合现场工程监测和数值模拟手段,探究了暴雨天气对明挖基坑位移、土体受力和安全系数的变化规律,并给出临界预警水位限制,该研究结果可对北京地区基坑工程安全施工防治措施提供指导。

关键词： 预充填   无煤柱掘巷   合理宽度   回采巷道   数值模拟  

摘要： 为从根本上解决传统沿空留巷施工过程中留巷与回采作业之间的相互干扰问题,提高乌兰色太煤矿盘区煤炭资源回收率,提出巷内预充填无煤柱掘留巷技术。在分析巷内预充填无煤柱掘留巷技术原理的基础上,建立预充填回采巷道力学模型,利用数值模拟软件,分析不同墙体宽度下预留巷围岩变形特征。数值计算得出预充填墙体切顶所需支护阻力为19.2 MPa,预充填墙体合理宽度范围为0.14~2.58 m。模拟结果显示,在墙体宽度由1.0 m增加至3.0 m过程中,随着墙体宽度的增加,墙体支护刚度逐渐增大,产生“集硬效应”,使墙体承载的载荷增大;墙体向巷内偏移量和预留巷围岩整体变形量都得到改善,改善效果随着宽度的增大而减弱。综合考虑墙体承载安全系数和断面使用要求,最终确定预充填墙体宽度为2.0 m,混凝土充填材料强度选用C25,现场实践验证了选用参数的合理性。

关键词： 复合岩体   岩石爆破   分形维数   数值模拟   裂纹扩展  

摘要： 为进一步明晰复合岩体中复杂的应力波传播规律和损伤分布规律,采用LS-DYNA软件建立了相对较硬岩石Ⅰ和相对较软岩石Ⅱ组成的复合岩体爆破模型,研究了复合岩体中爆源位置和岩体分界面与炮孔间的距离对破岩效果的控制机制。结果表明:在复合岩体单孔爆破模型中,当应力波从岩石Ⅱ进入岩石Ⅰ时,岩石Ⅱ中岩石破碎加剧,分界面距离炮孔中心50 cm时,岩石Ⅱ内出现明显的破碎三角区;当应力波从岩石Ⅰ进入岩石Ⅱ时,从岩石Ⅰ越过分界面进入岩石Ⅱ的裂纹长度增加。在复合岩体双孔爆破模型中,会出现应力波在相遇并叠加后、岩石Ⅱ中的应力波继续向岩石Ⅰ传播的现象,两炮孔间的爆生裂纹或破碎区贯通时连心线上岩体的有效应力呈“W”形分布。在复合岩体单孔或双孔爆破模型中,复合岩体的分形维数随着分界面向岩石Ⅰ一侧的炮孔靠近而增大,岩体破裂损伤更加严重。分析结果对于类似条件下岩体工程爆破施工具有一定的参考意义。

关键词： 特厚煤层   软岩   动压巷道   围岩控制   数值模拟  

摘要： 针对小康矿软岩动压巷道出现大变形的难题,通过物理力学实验、地应力测试、锚索锚固力测试、围岩结构窥视及数值模拟等现场和实验室实验,从初次支护强度、巷道关键部位、围岩特性等角度,揭示了影响巷道稳定性控制的主控因素。据此提出了深部特厚煤层、软岩、动压巷道稳定性控制的方案。采用“高预紧力锚杆锚索+壁后混凝土+U型钢圆棚+注浆锚索+底角钢管混凝土”联合支护技术来控制深部软岩巷道围岩的变形与破坏。现场试验结果表明:在原支护基础上增加注浆锚索和底角钢管混凝土后,巷道围岩的变形量降低了95%以上,为类似煤矿软岩巷道大变形的治理提供了宝贵经验。

关键词： 滑坡   失稳机制   数值模拟   治理措施   福建宁德  

摘要： 为解决鹤峰中路滑坡治理失稳问题,通过分析研究区岩土体特征、降雨工况条件以及现场验证,研究认为滑坡目前处于明显蠕滑阶段,破坏形式主要为后缘下错推挤、中部受压挤裂、前缘鼓胀。同时,该滑坡的数值稳定性验算结果表明:在天然条件下,滑坡前缘处于欠稳定状态;在降雨条件下,滑坡后缘位移加剧,整体处于不稳定状态,且模拟滑动面与现场观测结果基本一致,可为类似滑坡治理工程提供参考依据。

关键词： 矿井热灾害   高温独头巷道   数值模拟   非稳态模型   极差分析  

摘要： 随着开采深度的增加,矿井热灾害已成为制约矿业高速发展的重大难题,严重危害着从业人员的身心健康。基于上述问题,本文针对高温独头巷道作业环境差、通风效果不良的问题,以平煤十矿为工程背景,通过建立巷道通风降温几何模型,设计正交试验,使用数值模拟软件构建非稳态模型探究不同进风口直径、进风温度、进风速度和掘进面深度对巷道温度场及监测点处温度的影响。不同通风时间下,流体域的平均温度与监测点温度间并无明显关系,通过温度场分析,高进风温度、小进风口直径会造成低温区域距离掘进面较远的情况,降温效果差。极差分析得出流体域的平均温度与监测点温度的最佳组合相同,进风口直径对二者的影响最大,进风速度影响最小。增大进风口直径可以达到快速降温的目的,而降低进风温度可率先使巷道内整体温度下降。

关键词： 桥梁桩基   数值模型   软土层厚度   桩长   极限承载力  

摘要： 为进一步掌握桥梁桩基承载力受不同因素的影响程度,通过建立桥梁桩基数值模型,分析桩基承载力在不同软土层厚度、桩径以及桩长下的变化趋势,并通过灰色关联分析法对不同因素的影响程度进行排序。研究结果表明:现场试验数据和数值模拟所得P-S曲线在具体数值和形态走势上均较为接近,表示数值模拟结果可靠合理;随着软土厚度的增加,不同桩径和桩长对应的极限承载力都呈现出下降的趋势,且在相同软土厚度下,桩径和桩长越大,其对应极限承载力相对较高,不同桩径、桩长之间的差距在软土厚度较小时较为显著,而在较大值时则趋于接近;桩长、软土层厚度、桩径对桩基承载力的影响程度为软土层厚度<桩长<桩径,因此在桥梁桩基设计过程中应首先考虑桩径的影响。

关键词： 软土基坑   抗隆起稳定   宽度效应   破坏模式   有限元分析  

摘要： 通过数值模拟方法探究宽度效应对软土基坑抗隆起稳定性的影响。研究发现,随着基坑宽深比的增大,抗隆起稳定安全系数Fs逐渐趋于稳定。提出软土地基宽窄基坑划分的新方法,并进行理论分析。结果表明,以强作用区边界延伸至坑底平面与对侧围护结构交点为界,坑底隆起可以分为两种破坏模式。第一种破坏模式中,强作用区的潜在滑移线不对另一侧围护结构产生影响。基坑宽深比减小,Fs保持稳定。第二种破坏模式中,强作用区的潜在滑移线开始碰到对侧围护结构。受对侧围护结构和土体的影响,Fs迅速增大。最后建立示例基坑模型,应用所提出方法对其进行宽窄基坑划分。

关键词： 相变储热   三套管式相变蓄热器   熔化   扭曲肋   数值模拟  

摘要： 针对蓄热器内填充的相变材料热导率低、充热时间长等缺点,文章建立了同心三套管相变蓄热器内置间断扭曲肋的模型,使用Fluent软件对其内部相变材料熔化过程进行三维非稳态数值模拟,对比、分析此结构在不同扭曲肋头数和扭曲程度的条件下,相变材料液相率、平均温度、充热量和平均充热率随时间变化规律。结果表明:在研究参数范围内,随着扭曲程度的增大,相变材料完全熔化时间逐渐缩短,当扭率为2.5时完全熔化时间最大可减少33.1%;随着扭曲肋头数的增加,相变材料完全熔化时间同样逐渐缩短,当扭曲头数为4时完全熔化时间最大可减少25.6%。间断扭曲肋的加入使相变材料完全熔化时间明显缩短,充热能力有所增强,有助于提高三套管相变蓄热器综合性能。

关键词： 隧道复线工程   衬砌变形   数值模拟  

摘要： 既有隧道会对新建隧道施工造成不利影响,导致新建隧道施工时其洞口衬砌结构变形不协调。因此为了研究既有隧道对相邻新建隧道施工引起的洞口衬砌变形的影响,本文采用了数值模拟方法,揭示了相邻新建隧道洞口衬砌结构的变形规律。研究结果表明:既有隧道对相邻新建隧道施工引起的衬砌变形会产生一定影响,尤其洞口靠近既有隧道一侧。新建隧道刚开挖时,洞口的衬砌结构的最大主应变急剧变化;当开挖至30m时,最大主应变趋于稳定。在复线工程中,须特别关注洞口相邻侧衬砌拱脚区域的最大主应变,防止衬砌结构破坏和洞口边坡失稳等工程灾害。