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关键词： 均质土坝水库   应急除险加固   安全核验   溢洪道  

摘要： 本文以韶关市罗坑水库应急除险加固工程为例,首先针对现状各建筑物现场检测情况、大坝防洪标准(坝顶高程)、大坝渗流安全、溢洪道渗流安全等进行复核,复核结果均满足工程设计标准要求;然后罗坑水库枢纽工程在洪灾中暴露出的问题以及洪灾中发生的险情进行应急除险加固设计,保障下游沿岸人民的生命财产安全。

关键词： 安装边螺栓连接   弹性交互作用   预紧力分散度   加载方案   航空发动机  

摘要： 在航空发动机机匣安装边装配过程中,不同位置螺栓之间会产生弹性交互作用,不同加载方案会使装配后的螺栓预紧力存在一定的分散度。针对这一问题,建立了3层带止口机匣安装边3维接触有限元模型,研究不同加载方案下螺栓预紧力的施加方法。基于有限元模型数值模拟了3层机匣安装边分别在顺序加载方案、交叉加载方案和正反顺序2轮加载方案下螺栓预紧力的分散度。搭建了相应的试验装置,分别对3种加载方案的预紧力分散度进行试验验证。结果表明:采用正反顺序2轮加载后的螺栓预紧力分散度最小,在3层止口机匣安装边上采用正反顺序2轮加载方案后的螺栓预紧力分散度较小,在有限元仿真中螺栓预紧力分散度为2.43%,在试验中螺栓预紧力分散度为4.98%。采用此方案加载后,止口机匣安装边能达到更好的密封效果和较好的刚度对称性。

关键词： 采空区场地   高速铁路路基   动应力   动位移   离散元  

摘要： 目的高速铁路穿越采空区场地存在重大安全隐患,为探讨采空区场地高速铁路路基的动力响应规律,方法利用3DEC离散元软件建立17组采空区场地高速铁路路基数值模型,分析不同列车荷载作用下路基内部的沉降变形和动应力分布规律,对比分析无砟轨道和有砟轨道路基内部动力响应的分布差异,分析采空区开采宽度、厚度对动力响应分布规律的影响。结果与无砟轨道相比,有砟轨道路基内部的动应力幅值明显更高,但其动应力的衰减速率也更高;动应力、动位移的时程曲线沿着路基深度方向出现不断增大的相位差;路基内部动位移幅值随着荷载作用时间增加而逐渐增大,但增大的速度不断降低,动应力幅值基本保持不变;动应力、动位移幅值与列车轴重存在明显的线性关系,随着轴重增加而线性增大;采空区开采宽度、厚度越大,列车荷载造成的动位移幅值也越大,但当开采宽度大于一定数值后,动位移幅值反而出现减小趋势。结论列车荷载、路基轨道类型和采空区场地的差异都会对路基内部的动力响应分布情况产生影响,研究结果可为采空区场地高速铁路的安全运行提供理论参考。

关键词： 千米深井   水力压裂   裂隙应力场演化   剪—拉双重作用卸压区   数值模拟  

摘要： 为了掌握千米深井煤层水力压裂作用下煤体内部裂隙应力场演化规律,更科学地开展超千米矿井煤层水力压裂增透瓦斯综合治理工作,以平煤股份一矿超千米埋深的戊8-31240工作面为建模背景,采用RFPA-2D数值模拟软件,建立了煤体内部裂隙发育—应力场扰动数值模型,模拟得到了水力压裂作用下深部煤体内部裂隙应力场演化过程。研究结果表明,深部煤体内部在水力压裂作用下,首先由水流浸润煤体,微裂隙在压裂孔四周区域萌生,在孔左上、右上两侧区域形成“V”形主级宏观裂隙呈扇形继续扩展发育,然后在孔左下、右下两侧区域微裂隙贯通形成“Λ”形次级宏观裂隙,最后孔两侧主、次级宏观裂隙贯通,呈现“X”形裂隙扩展主导压裂,并产生更多微裂隙,使深部煤体受水力压裂的影响范围不断扩大;深部煤体水力压裂开始阶段,内部破坏向压裂孔四周随机发生,随着压裂压力升高,煤体破坏开始向压裂孔上下区域延伸,但远小于向压裂孔两侧破坏速度,煤体破坏更多集中在煤层上部,表明水力压裂将会对煤层顶板造成较大冲击;深部煤体受水力压裂作用,条带状剪应力、块状拉应力主要集中在裂隙的尖端附近区域,剪应力从13.5 MPa卸压到1.1 MPa,卸压降幅91%,而拉应力从11.0 MPa卸压到2.2 MPa,卸压降幅80.0%,其拉应力卸压效果要小于剪应力的卸压效果,随着压裂的裂隙向煤体深部延伸转移,最终在单个压裂孔前后25 m范围区域形成剪—拉双重作用卸压区,使地应力得到释放,大大提高了深部煤体的透气性。数值模拟研究可为千米矿井深部煤层水力压裂技术工艺参数优化实施提供一定参考。

关键词： CO_(2)增强页岩气开采   CO_(2)地质埋存   储层非均质性   热—流—固多场耦合三维模型  

摘要： 将CO_(2)注入页岩储层中,既可以提高气藏天然气采收率,又可以达到CO_(2)地质埋存的目的,是实现减少碳排放的有效途径之一。页岩储层非均质性强,将CO_(2)注入页岩储层后,储层纵向非均质性对于CO_(2)增强CH_(4)开采效果的影响机理研究还存在不足。为此以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为对象,以考虑CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的热—流—固多场耦合数值模拟方法为基础,建立了页岩非均质储层CO_(2)增强CH_(4)开采及地质埋存一体化三维数值模型,最后通过CO_(2)驱替CH_(4)室内实验结果验证该数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:①当注入井所在层位保持不变时,随着开采井埋深增加,各小层内CH_(4)剩余量呈增加趋势,CO_(2)埋存量表现出逐渐减小的趋势;②当开采井所在层位保持不变时,各小层内CH_(4)的剩余量随注入井埋深的增加而减小,各小层内CO_(2)的埋存量随注采井纵向间距的增加而提高;③增加注采井纵向距离能够提高CH_(4)增产量和CO_(2)埋存量。结论认为,页岩对CO_(2)和CH_(4)有较强的竞争吸附特性,相关过程是一个复杂的热—流—固耦合过程,该基础理论模拟研究对注CO_(2)置换CH_(4)提高页岩气采收率并实现碳封存具有现实意义,且研究认识对今后相关技术的现场应用提供了理论支撑。

关键词： CO_(2)封存   封存能力评估   含水饱和度   储层压力   CO_(2)含量   数值模拟  

摘要： 为应对日益严峻的能源危机和温室效应,CO_(2)提高采收率技术脱颖而出,因此CO_(2)提高采收率后的地质封存安全性和相应的封存能力评估引起了广泛关注。借助数值模拟方法,基于吉林油田某区块油藏的实际储层条件,构建了注入CO_(2)含量为10%~90%的9个模型,分别探究了含水饱和度为30%,50%和90%以及储层压力为10 MPa,20 MPa和30 MPa时油藏各相组分的分布规律;基于前人对封存CO_(2)安全储存状态划分的研究,最终明确了CO_(2)的安全封存量。结果表明:1)当含水饱和度(30%)和压力(10 MPa)一定时,增加CO_(2)含量(10%~90%)可大幅提高CO_(2)的有效封存体积分数(26%~93%);2)压力的提升(10~30 MPa)促进了CO_(2)在油相中的溶解,从而略微降低了储层的封存能力(18%~7%);3)含水饱和度对储层封存CO_(2)的能力的影响微乎其微。该研究旨在阐明不同条件下CO_(2)的构造埋存量,为相关研究提供借鉴。

关键词： 山区铁路   危岩落石   数值模拟   运动特征   防治方案  

摘要： 以昌景黄铁路西武岭隧道进口和东山隧道进口边坡危岩落石地段为依托,根据现场调查资料及危岩落石发育特征,运用RocFall软件建立高陡边坡落石运动分析模型,系统研究了危岩落石的运动轨迹及特征,揭示了落石弹跳和冲击动能特性,预测了落石运动轨迹和落点分布规律。进一步地对西武岭隧道进口和东山隧道进口边坡危岩落石防护效果进行了验证分析。计算分析结果表明,由于边坡存在植被覆盖土,落石基本无法直接落入明洞。因此,提出了在混凝土护坡顶设置防护结构,并按时清理离明洞洞口较近的危岩落石等防治措施。

关键词： 能量桩   温度场   蓄热   换热性能   数值模拟  

摘要： 能量桩属于新型地热能利用技术。基于数值模拟的方法,利用Ansys软件建立能量桩三维蓄热模型,通过模拟出口水温并计算单位管长换热量,探究不同因素对能量桩换热性能的影响。结果显示:蓄热至稳定状态时,能量桩温度场呈对称分布,热影响半径约为0.68 m。单位管长换热量与桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容呈正相关。增大桩体的导热系数能够显著增强能量桩的换热性能,桩体密度和比热容的变化对能量桩换热性能的影响相对较小。出于经济性的考虑,管内循环水流速不宜超过0.9 m/s。在1-U形、2-U形、1-W形能量桩中,1-U形单位管长换热量最大,换热性能最好。

关键词： 数值模拟   溢洪道   水面线   护坡高度   优化方案  

摘要： 为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理模型试验结果进行分析对比,并进一步分析溢洪道水流沿程变化规律,研究表明数值模型的可信度较高,可采用数值仿真方法对溢洪道结构进行优化。同时发现在30 a一遇洪水工况下溢洪道混凝土护坡高度不能满足正常泄洪的问题,提出在斜坡段设置两级水垫塘、加高消力池段护坡高度和缩短尾水渠长度的优化方案;利用数值模拟,分析验证了优化方案的可行性,为工程设计优化提供依据。研究成果为同类溢洪道工程采用数值仿真模拟提供了技术支撑。

关键词： 中小型水库   土石坝   病险特点   层次分析法  

摘要： 我国中小型水库众多,坝型大多数为土石坝,但对中小型水库土石坝工程病险规律的研究不足。通过构建中小型水库土石坝工程大坝安全评价层次结构模型,基于大坝安全风险和病险频度综合权重分析,利用层级分析法计算权重,绘制帕累托图,量化分析得出中小型水库土石坝工程主要病险指标和因素。研究表明,中小型水库土石坝工程病险特点具有均衡性、全面性、规律性;水库主要病险指标依次是渗流安全问题、结构安全问题、防洪能力不足;水库主要病险因素是大坝渗流安全、泄洪能力复核、大坝结构安全、泄水建筑物结构安全、大坝坝顶高程和防浪墙高程复核、闸门结构安全、启闭机结构安全等。研究结果可为新时期中小型水库土石坝工程除险加固提供参考和指导。