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关键词： 隧洞衬砌   喷锚支护   加固技术   数值模拟  

摘要： 本本文研究了水利水电工程中隧洞衬砌及喷锚支护技术的应用与加固效果。随着水利工程规模的不断扩大以及地下施工环境日益复杂,传统支护技术面临挑战,特别是在复杂地质条件和极端气候下,现有技术难以满足工程需求。为此本文探讨了现代隧洞衬砌与喷锚支护的创新技术,包括纤维增强混凝土、智能化施工技术和自动化设备的应用。通过数值模拟与现场监测数据的结合,研究了不同施工阶段土体压力、喷锚支护强度、衬砌刚度及隧洞变形的变化规律。研究表明随着加固措施的实施,隧洞的稳定性显著提高,变形量逐步减小,为优化隧洞衬砌与喷锚支护技术提供了理论依据与数据支持。

关键词： 海上风电   嵌岩桩   数值模拟   抗拔承载力  

摘要： 基于行业规范,嵌岩桩抗拔承载力受到3倍嵌岩段桩径的限制,然而随着海上风电项目中嵌岩桩桩径的增大及浅埋花岗岩的出现,迫切需要研究嵌岩深度在3倍桩径以内的抗拔桩承载力。基于某嵌岩桩的模型试桩测试结果对材料本构模型及参数进行了有限元数值分析。结果表明有限元模拟与试桩实测数据具有良好的一致性。由此,建立了不同桩径和嵌岩深度下的数值模型,利用数值计算结果得出岩层提供的承载力,并最终提出了适用于嵌岩深度小于3倍桩径的嵌岩桩极限抗拔承载力计算公式。

关键词： 大断面黄土隧道   台阶法   土工试验   数值模拟   现场测试  

摘要： 为研究大断面砂质黄土隧道的合理台阶开挖工法,以中兰铁路最长的黄土隧道为研究对象,在室内土工试验获取围岩参数的基础上,采用数值模拟方法对比分析了三台阶法、三台阶七步法和三台阶临时仰拱法与超前管棚组合下的围岩变形控制效果,并考虑施工进度和造价因素,优选出合理工法。开展现场测试工作,评价了优选工法的有效性,结果表明:(1)对于拱顶沉降和水平收敛,三台阶临时仰拱法和三台阶七步法控制效果相当,三台阶法最差;(2)对于掌子面挤出位移,三台阶临时仰拱法控制效果最优,三台阶七步法控制效果最差;(3)对于三台阶临时仰拱法,围岩压力沿洞周分布较小,小于规范中松动压力计算值,围岩处于弹塑性状态,钢拱架弯矩较小,轴力较大,呈现小偏心受压特征,且安全系数均小于规范容许值。综合数值模拟和现场测试结果,三台阶临时仰拱+超前管棚组合工法兼顾了施工速度和围岩变形控制需求,可作为大断面砂质黄土隧道的优选工法。

关键词： 长大隧道   通风系统   旋风除尘器   参数优化   数值模拟   除尘效率   布置方式  

摘要： 旋风除尘器的除尘过程是一种复杂的三维气固湍流运动,依靠传统施工经验往往导致旋风除尘器结构设计不当、相关尺寸匹配不合理、能耗过高、除尘效率低等诸多问题。以里齐隧道新型通风系统中旋风除尘器作为研究对象,在隧道特定通风条件下分析旋风除尘器在不同结构参数下的除尘效率。采用数值模拟分析和现场试验法对其进行结构参数优化以实现设备除尘性能的提升。研究结果表明,随着旋风除尘器高度增加,单个旋风除尘器对不同粉尘粒径的除尘效率均有一定程度的提升,旋风除尘器总高度越高,除尘效率越高。为适应隧道有限空间结构,在优化旋风除尘器设备尺寸参数提高设备性能的基础上,两个旋风除尘设备串联式布置方式在宽度空间上的利用可以进一步提升其除尘性能。试验研究发现串联式布置条件下的旋风除尘器除尘效率明显提高,随粉尘浓度增加,串联式布置的旋风除尘设备除尘优势愈加明显。

关键词： π定理   数值模拟   图表法   采空区   冒落范围  

摘要： 考虑图表法可为特定工程问题提供便捷的查询方法,借助π定理构建表征采空区冒落活动的非线性模糊函数,耦合数值模拟UDEC揭示该非线性模糊函数所含无量纲表达式的数量关系,提出可预测采空区冒落范围的无量纲图表。为大量获取图表数据,设定采空区开挖步距为2 m。结果表明:无量纲图表可根据不同阶段空区边界扩展预测空区冒落范围,且无量纲曲线表征的采空区冒落范围随空区跨度增大的变化特征与实际基本相符。结合线性插值方法,可预测无量纲图表中未涉及工况的采空区冒落范围。实践表明,该方法为量化评估采空区冒落范围提供了有效方法。

关键词： 巷道变形   塑性区   塑性区深度   数值模拟   影响因素  

摘要： 针对苏村煤矿10煤四采区巷道变形严重的问题,采取理论分析与数值模拟的方式研究巷道变形破坏的影响因素。首先在圆形巷道围岩塑性边界方程的基础上分析了巷道埋深、侧压系数等因素对围岩塑性区深度的影响。结果表明:巷道埋深存在临界值,超临界值后塑性区随埋深增大而增大;侧压系数影响塑性区形状等;内摩擦角减小等会使塑性区深度增大。基于数值模拟分析了不同埋深和不同侧压系数对巷道围岩位移量和塑性区的影响,结果显示:侧压系数和埋深一定时,巷道两帮和顶底板的位移量及塑性区均随埋深的增加而增大。

关键词： 边坡滑坡   稳定性   弱层   数值模拟   强度折减法  

摘要： 为了揭示布沼坝露天矿西帮变形滑坡成因,实现对该边坡稳定性的精准评价;系统地分析了地层岩性、岩体结构、水和工程扰动等因素对西帮滑坡的影响,采用FLAC3D和强度折减法对西帮变形区的4个典型剖面进行数值建模和稳定性分析。结果表明:地下水对边坡弱层的长期浸润和采矿工程扰动是造成本次滑坡的主要原因;数值模拟得到的334剖面和340剖面的稳定系数为1.230和1.176,处于稳定状态;而336剖面和338剖面的稳定系数为1.066和1.082,这2个剖面之间处于欠稳定状;分析结果与西帮滑体实际发育状态吻合。

关键词： 中空纤维膜组件   除湿   绝热   内冷   数值模拟  

摘要： 为解决绝热型逆流式中空纤维膜除湿组件(adiabatic counter flow hollow fiber membrane dehumidification module, ADM)除湿过程液体干燥剂温升导致的除湿性能降低问题,本文提出1种内冷型逆流式中空纤维膜除湿组件(internally-cooled counter flow hollow fiber membrane dehumidification module, ICDM)。利用Fluent软件分别建立ADM和ICDM的数学模型,通过分析除湿量和除湿效率,对比了2组件在除湿性能上的差异,同时揭示了空气入口参数(流量、含湿量、温度)和液体干燥剂入口参数(流量、温度、浓度)对ADM和ICDM性能的影响规律。结果表明:ADM和ICDM的性能随入口参数变化的规律相同,但在相同条件下,与ADM相比,ICDM的除湿量最大可提高了0.037 kg/h,除湿效率最大提高了18.33%。此外,ICDM更适用于环境温度变化较大的地区。这为今后膜除湿空调技术的设计优化提供了参考。

关键词： 双级反向旋流器   翼果   旋流叶片   冷态流场   数值模拟  

摘要： 通过数值模拟的方法探究结合翼果特征的仿生双级反向旋流器对燃烧室冷态条件下的流场特性的影响,揭示了主燃级与值班级叶片在不同类型下对燃烧室内中心回流区的影响机制,获得了值班级与主燃级在不同叶片组合及主燃级叶片尾缘为不同厚度时对冷态流场的影响规律。结果表明:主燃级与值班级在不同叶片组合方案下,会对中心回流区涡心区域的范围及速度造成影响。主燃级叶片类型为仿生叶片时,促进涡心区域范围的增大及回流速度的提高;值班级叶片为仿生叶片时,会对其起到抑制作用。主燃级叶片尾缘厚度的削薄可以增大涡心区域范围,提升0.3≤x/D≤1.2,-0.3≤z/D≤0.3(D为旋流器出口最大直径)范围内的回流速度,但当削薄率超过40%时,削薄率与涡心区域面积及回流速度提升率呈现非线性正相关趋势;仅增加主燃级叶片厚度,会对中心回流区的轴向发展及回流速度起抑制作用。

关键词： 滤失   卡特模型   双裂缝滤失   水力压裂   数值模拟  

摘要： 滤失决定了水力裂缝的最终形状尺寸,是影响水力压裂效果的关键因素之一。当前,石油工业界广泛运用不考虑水力裂缝间滤失相互影响的一维卡特模型来量化滤失。然而,在密排水力压裂数值模拟中,由于水力裂缝间距较小,裂缝间滤失相互影响显著,使用该模型会降低模拟精度。文章从一维渗流基本控制方程出发,结合达西定理推导出考虑裂缝间相互影响的双裂缝滤失模型。通过对比卡特模型和双裂缝模型的计算结果,验证了双裂缝模型的精确性。将双裂缝滤失模型嵌入FrackOptima全三维水力压裂模拟软件,建立算例开展密排水力压裂数值模拟研究。结果表明:在传统压裂参数范围内,两个模型计算结果相差不超过1%;但在非常规密排压裂工况下,参数取值超出传统范畴,必须使用双裂缝滤失模型。在密排压裂算例参数条件下,能获得较均匀多簇裂缝发育的最小簇间距为10 m。