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关键词： 塔里木河   数值模拟   水文因素   演变趋势  

摘要： 塔里木河中游因坡度平缓和来水条件复杂多变，导致河道的泥沙情势变化显著，进而加速河床演变，对附近生态环境产生破坏。为了明晰不同来水情况对河道形态的影响，本文根据实测地形资料，建立塔河干流中游典型河段8.41 km的泥沙输运模型，模拟了2023年4月1日至11月30日的河道冲淤演变过程，进行河道特征断面冲淤演变规律的探讨。结果表明：流量日变化量相比于流量、含沙量、含沙量日变化量是影响河道断面深泓点冲淤变化强度的主要水文因素；在不同水文时期，即汛前枯水期、汛前中水期、汛期以及汛后期，流量日变化量与深泓点高程日变化量之间的相关性呈现出依次递增的趋势，其中汛后期的相关性最为显著；河槽冲淤过程具有显著季节性分异特征，不同时段对河道主槽演变效应的排序为：汛后期>汛期>汛前中水期>汛前枯水期。本研究为深入理解塔里木河干流中游河道演变规律提供了重要参考，可为生态修复提供科学依据。

关键词： 海港高桩码头   室内试验   数值模拟   热塑性FRP筋   应力分散   裂缝控制  

摘要： 针对海港高桩码头现浇面层受混凝土干燥收缩应力引起的开裂问题，通过理论分析、室内试验、数值模拟等方法，研究了通过设计在单层钢筋的基础上增配热塑性FRP筋分散集中应力以实现有害裂缝向无害裂缝的技术措施，并在福建省可门泊位面层混凝土施工中进行应用。结果表明：在60℃的模拟盐碱溶液中（pH≈13.4）浸泡90天后，筋材的强度保留率仍能达到76.3%；设计直径12mm、布设间距10cm的热塑性FRP筋，铺设在混凝土保护层2cm的位置，可有效降低混凝土表面最大拉应力；复合热塑性FRP筋及混凝土施工质量控制措施，在强风强日照条件下，可控制混凝土表面最大收缩应变在120×10-6之内；持续监测六个月，外观质量良好，龟裂面积得到有效减少，未发现有害裂缝产生。

关键词： CRD工法   爆破振动   减震沟   数值模拟   城市隧道  

摘要： 针对城市浅埋地铁隧道爆破施工引发的振动危害问题,以北京市肖家河站至西苑站区间硬岩段为工程背景,该段过渡断面采用CRD法分四部分开挖,以此来研究CRD工法爆破振动效应及减震沟控制技术研究。通过建立三维数值模型,系统分析导洞错距对爆破振速的影响规律,并探究减震沟深度、宽度及掌子面错距对减震效果的影响;结合现场实测,在爆心距13～45 m范围对桥梁、管线、民房震速进行监测,验证减震效能。结果表明:导洞错距优化可显著降低振速,错距增至20 m时,爆心距13 m处峰值振速降至1.66 mm/s,较10 m错距降低48%。减震沟深度由0.5 m增至2.0 m时,振速从5.8 mm/s降至3.7 mm/s,降幅36.2%;沟宽变化对振速影响微弱;掌子面错距增至10 m时,振速较2.5 m错距降低29.4%。采用减震沟后,关键测点振速平均降幅达70.5%。其中西苑北桥(爆心距13 m)振速从18.47 mm/s(逼近20 mm/s安全阈值)降至5.88 mm/s,降幅68.2%;民房区(爆心距28 m)振速从7.23 mm/s降至2.25 mm/s。研究成果通过优化导洞错距削弱应力波叠加效应,可为城市浅埋隧道安全施工提供借鉴与参考。

关键词： 多元支护   综合管廊基坑   数值模拟   力学行为   稳定性  

摘要： 为研究多元支护下综合管廊基坑围护结构力学行为与稳定性,本文依托实体工程,采用数值模拟研究不同支护体系及桩-锚结合钢筋-搅拌桩、钢筋-搅拌桩结合土钉墙、土钉墙结合桩-锚等多元支护下综合管廊基坑围护结构的结构应力和水平变形分布。结果表明:多元支护体系通过刚性围护、内支撑、土体加固及地下水控制的有机结合,实现了各组成部分的协同受力,显著提升了基坑整体的稳定性和安全性。在不同支护方式下,围护结构的应力和水平变形普遍呈现自顶向底逐步递减的特点。相较而言,土钉墙支护的结构受力最大且变形较大,桩-锚支护表现中等,而钢筋-搅拌桩支护则有效降低了应力与变形。综合多元支护体系的应用,不仅显著减轻了围护结构的内力负担,还有效控制了变形,其中桩-锚结合钢筋-搅拌桩的组合展现出最佳的力学性能和稳定效果。

关键词： 不稳定换热准数   数值模拟   围岩散热   回归分析   无量纲  

摘要： 围岩放热是深部高温矿井最主要的热源，其关键参数不稳定换热准数Kuτ直接决定风温预测精度。现有获取Kuτ的方法（解析级数、查图、查表、分段回归、逐巷数值模拟）或计算繁琐，或插值误差大，或无法批量实施，难以满足工程快速、准确、统一计算的需求。为解决上述问题，对巷道围岩与风流不稳定换热准数计算方法展开研究。该研究以圆形巷道为对象，建立极坐标下无量纲瞬态导热微分方程，将Kuτ表征为毕渥数Bi与傅里叶数Fo的函数；采用有限体积法离散，节点半径与时间步长按等比级数布置，兼顾剧烈非稳态阶段的精度与后期计算效率，基于VisualStudio自主开发求解程序，在不同Bi数、0.01≤Fo≤1000的范围内计算高精度离散解；通过变量转换发现(Bi-Kuτ)-1与Fo-0.5呈高度线性关系，据此构建统一的二次多项式回归公式。计算结果与经典理论解吻合，验证了数值模型与程序的正确性；回归公式形式简洁、无分段；回归公式平均相对误差1.8%，最大相对误差4.2%，优于既有分段回归；算例显示，巷道通风5天、1年、10年后不稳定换热系数分别降至初始值的29%、7.7%、5.0%，与现实规律一致。该研究给出了Bi、Fo 全域连续变化条件下Kuτ的统一显式表达式，突破了分段拟合的局限，形式简洁，可直接嵌入风温预测软件，实现上百条巷道围岩散热秒级精确计算，为深部矿井热害快速评估及降温设计提供了可靠、高效的工具；该方法可扩展至非圆形断面及非均质围岩，后续将耦合风流温湿过程，实现全矿井热环境动态预测。

关键词： 虚拟纱线   壳/杆混合单元   3D机织预制体   扭转变形   Micro-CT分析  

摘要： 碳化硅（SiC）纤维增强陶瓷基复合材料因其优异的高温性能广泛应用于航空航天领域。在复杂曲面构件成型中，预制体的扭转变形是不可避免的。目前的建模方法往往停留在单胞尺寸范围，缺乏兼顾计算精度和效率的仿真方法。本文提出虚拟纱线的概念，通过壳/杆混合单元解耦纱线低弯曲与高拉伸刚度的特性，并基于悬臂梁试验校准弯曲刚度。建立SiC预制体全尺寸扭转模型，预测扭矩-扭转角曲线，模拟SiC预制体扭转变形。通过Micro-CT扫描扭转变形后纱线结构，验证模型准确性。结果表明：虚拟纱线模型与扭转试验力学响应一致，且可高保真模拟扭转变形，相似系数均超过94.28%。相比传统纤维级建模，本方法计算效率显著提升，为大型构件工程仿真提供新思路。

关键词： 充填开采   数值模拟   欠接顶区   覆岩稳定性  

摘要： 【目的和方法】煤炭作为我国主体能源，其开采引发的地面塌陷、固废堆积等生态问题日益突出，连采连充技术通过煤基固废充填实现资源高效回收与生态保护，但充填体欠接顶问题严重威胁巷道回采的覆岩稳定性。针对当前研究中欠接顶区多因素耦合影响机制不清，以榆林某风积沙似膏体充填矿井为工程背景，采用3DEC离散元软件构建三维数值模型，设置8组工况对比分析欠接顶区大小、顶板条件及支护状态对覆岩位移、应力分布及地表变形的影响，并基于弹性地基梁理论建立力学模型，计算欠接顶区影响下的条带回采覆岩位移。【结果和结论】(1) 随着欠接顶区范围的扩大（体积占比≥10%时），覆岩位移和地表下沉量显著增加，特别是双侧大范围欠接顶区对覆岩稳定性的影响尤为突出。(2) 顶板裂隙发育会进一步加剧覆岩的不稳定性，导致覆岩位移和应力集中现象更加显著，其中双侧20 m欠接顶裂隙发育区回采结束后最大覆岩位移和峰值应力相较不存在裂隙发育区的对照组分别高出40.3%和44.5%，严重威胁安全开采。(3) 尽管支护失效也会增加覆岩位移和应力集中，但其影响程度相对较小，对于双侧20 m欠接顶区支护失效的工况，回采结束后最大覆岩位移和峰值应力相较支护完好的工况分别高出2.1%和5.6%。实际充填作业可通过优化接顶工艺以减小欠接顶区范围，同时应加强开采过程对裂隙发育区的管控以减小裂隙发育对覆岩稳定性的影响，而良好的支护条件能有效减小欠接顶区覆岩位移和应力集中。

关键词： 高速列车   内置式转向架   包覆式舱体   温度分布   数值模拟  

摘要： 应用包覆式转向架舱是当前高速列车降低气动阻力的有效方式。为探究转向架舱包覆环境下转向架高发热元件对舱内温度场分布的影响，本文基于某典型高速列车，依托简化切割车模型分别建立无包覆与包覆车体，并分别匹配某型内置轴箱式动车、拖车转向架进行时速400km环境下的高速列车紧急制动工况全周期温度场研究。研究采用URANS湍流模型，从定性、定量角度对转向架及舱体表面温度分布进行监测，并采集全周期内关键惧热元件处最大温度分布。基于特征长度的雷诺数约为Re=9×10～6。研究结果表明，转向架舱包覆会对列车转向架舱内的温度分布产生显著影响。相比于开放式转向架舱，包覆式转向架舱内各周期阶段均存在不同程度温升，且主要集中在制动盘介入制动阶段。该阶段内，制动盘产生的强高温在舱内气流作用下向下游区域蔓延，并在转向架转臂等关键结构处形成次生高温区。对比转向架舱内关键节点处温度可以发现，包覆转向架舱后，动车、拖车转向架最高温度平均上升约7℃，且动车环境相比拖车更为恶劣。在部分关键节点处，其关键节点表面温度超过阈值，将对列车运行安全产生影响。研究结果进一步探索了转向架舱包覆环境下的热分布研究，对高速列车包覆式转向架舱的热分布防护重心与抗热设计提供参考。

关键词： 冲击钻孔   桥梁结构   数值模拟   振速峰值   减振措施  

摘要： 随着城市轨道交通与既有桥梁的空间位置冲突问题日益增多，由于工期要求及桥下净空限制，邻近桥梁的桩基础施工采用冲击钻孔工法。现有研究针对此类施工振动引起的桥梁结构响应，仍存在实测数据匮乏、冲击荷载模拟方法较为理想化、复杂地层条件下实测及数值研究不足等局限性。本文通过现场实测揭示出不同影响因素下的桥墩振动响应规律，并在实测数据的验证下开展数值模拟分析，探究最不利工况下桥梁结构的振速分布特征及不同减振措施的预测效果。研究结果表明：1）在单一地层条件下，桥墩振动随冲孔深度增加呈递减趋势；当冲孔至桥桩持力层深度时，此时空间距离最近是导致冲击能量高效传递至桥桩、桥墩振动响应激增的直接原因；岩层结构致密、阻尼小，振动能量在此处衰减少，中高频成分增加。2）桥墩振动随水平距离增加在近场区域衰减显著，30m范围内衰减可达90%；因压缩波传播特性，场地最远60m的桥墩处竖向振动仍达到背景振动的5.5倍。3）落锤碰撞分析较传统的施加时变荷载更能准确模拟结构在切向和径向的振动响应，反映冲击钻孔对桥梁结构的实际扰动特征。4）数值模拟揭示出最不利工况下，当桥墩振速达到4.0mm/s时，靠近施工桩孔一侧的桥桩振速达到86.3mm/s。参考《建筑工程容许振动标准》的相关限值，以桥桩竖向振速峰值作为评判依据，对3种减振措施的分析表明：降低锤体落距的减振效果有限；增加振源与桥桩距离减振效果最佳，需控制水平距离至少为7.5m；钢护筒嵌入桩底1m能够将振速控制在限值内，但进一步加深易受施工条件限制。研究结果可为近距离冲击钻孔影响下桥梁结构振动监测与保护提供参考。

关键词： 混流式水轮机   增负荷   尾水涡带   压力脉动  

摘要： 针对水电机组参与深度调峰引发的频繁负荷调整问题，基于三维耦合方法对某巨型混流式水轮机在50%～55.6%额定功率的瞬态增负荷过程开展了全流道数值模拟，对其涡结构演化路径与压力脉动特性进行研究。结果表明，在50%和55.6%额定功率的稳态工况下，尾水管内流态以近壁区贴壁涡为主，增负荷启动1 s内，贴壁涡涡强快速衰减，同时中心区域形成大尺度的偏心涡带。转轮径向力受偏心涡带、动静干涉及水锤的多源耦合激励，在增负荷过程中呈现宽频化能量分布；轴向力在导叶动作瞬间因水流剧变而产生强瞬态冲击，导致转轮受力剧烈变化。通过布置于尾水管内的测点压力分析发现，进口近壁区压力脉动以动静干涉高频成分为主，瞬态水锤幅值相对较小；下游壁面测点压力则由尾水涡带主导，频率在0.2fn附近，动静干涉频率幅值快速衰减，水锤引起压力突变明显，同时也受到尾水涡带的强烈影响。