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关键词： 节理岩体   数值模拟   锚固角   岩体反力   抗剪力  

摘要： 为了研究剪切方向与锚杆倾向共面条件下锚杆的复合锚固力计算和锚固角对有锚结构面抗剪力的影响规律,利用FLAC3D有限元软件进行数值模拟。首先,基于实体单元和接触面单元建立数值计算模型,通过物理试验结果反演数值模拟所需参数;其次,采用FLAC3D中的fish语言记录在剪切过程中结构面抗剪力随剪切位移的变化规律;最后,通过力学模型中的几何关系得到锚杆受压侧反力沿锚杆的分布函数,基于经典梁理论,根据最小势能原理和位移变分法推导出结构面处锚杆的抗剪力计算公式。结果表明:随着锚固角的增大,有锚结构面的抗剪力呈先增大后减小的趋势;当锚固角β≤90°时,锚杆的“导轨效应”较明显;锚固角β>90°时,剪切变形后,由于锚杆的变形使岩块分离。

关键词： 遗留煤柱   开采扰动   数值模拟   超前垮落  

摘要： 针对遗留煤柱-顶板动态应力迁移导致遗留煤柱复采过程中煤柱破坏及顶板垮落的问题,以山西晋煤集团圣华煤业3101工作面为工程背景,采用美国有限差分法程序FLAC^(3D),对传统采空区在复采过程中遗留煤柱及顶板的应力分布及变化进行了研究。研究表明:回采越接近煤柱其应力集中程度越高;当回采方向上存在多个遗留煤柱时,在工作面前方煤柱失去承载能力后,应力会向前传递导致工作面更前方煤柱上载荷过大更易出现破坏;煤柱边缘首先开始屈服,使煤柱弹性核区宽度(有效支撑面积)减小,导致煤柱由外入里的逐步破坏;随着回采工作面与残余煤柱距离的减小,应力集中的增加速率逐渐减小,并拟合应力集中系数规律方程;工作面距煤柱10 m时,煤柱应力集中系数达到最大值并提出使用ZF3800/15/23四柱低位放顶煤液压支架进行回采,该支架能够满足回采要求。

关键词： 坍塌落石   油气管道   应力应变   数值模拟  

摘要： 坍塌落石是导致埋地油气管道毁坏的重要地质灾害之一。在落石冲击时管道内部会产生应力和应变,可能导致管道变形、损坏和泄漏,对人们的生命财产造成严重威胁。通过ABAQUS软件建立落石-土体-管道耦合作用的有限元模型,对落石冲击埋地油气管道的力学响应问题进行分析,研究管道内压、落石偏心距和落石冲击速度等工程因素对管道应力应变的影响规律。结果表明:1)在冲击过程中,管顶受到土体应力向管道两侧壁面挤压,最大塑性应变出现在管道凹陷边缘,呈椭圆状;2)随着落石冲击速度的减小和偏心距的增加,管道应力变化和变形程度均逐渐减小;随着内压的增大,管道等效应力逐渐增大,而管道应变逐渐减小。分析结果揭示了落石冲击管道的物理本质和特征,为管道敷设和工程检测提供理论依据。

关键词： 旋转钻进   钻进参数   能时密度   破岩能耗   数值模拟  

摘要： 获取钻进参数进行能耗分析是实现高效钻进的手段。为探究旋转钻进破岩过程中钻进参数与破岩能耗的相关性,通过室内钻进试验研究钻进参数对钻进速度的影响;提出了能时密度指标,并通过数值模拟对旋转破岩过程中的能耗特征进行分析。研究结果表明:旋转钻进岩石的轴压和转速与钻进速度成正相关,破岩能耗与钻进位移呈线性关系,钻进千枚岩的最佳试验参数为轴压650 N、转速400 r/min;基于钻进比功建立钻进破岩能时密度公式,能时密度随轴压和转速的增加呈先下降后上升的趋势,能时密度集中于0.0069 J/(mm^(3)·s)时能耗最低,钻进效率最优。

关键词： 土石坝   Autobank   浸润线   稳定计算   渗流量   安全系数  

摘要： 张家岩水库已运行超40 a,需定期开展大坝的安全评价和除险加固。文章采用Autobank软件建立计算模型,分析了不同运行工况下张家岩水库主坝的渗流量、浸润线、渗透坡降及上下游坝坡的安全系数。结果表明:各运行工况下,张家岩水库主坝单宽渗流量很小,渗透坡降小于允许值,渗流出逸点未超出反滤排水设施顶高程,大坝不会发生渗透破坏和渗透变形,上下游坝坡最小抗滑稳定安全系数均大于规范最小允许值和实际允许值。说明张家岩水库大坝目前渗流安全和坝坡稳定性良好,能够满足水库的正常运行要求。

关键词： 群桩沉降   等代墩基法   Geddes法   等效作用分层总和法   附加应力  

摘要： 分别根据设计规范中主要推荐的等代墩基法、依据Mindlin解的Geddes法及等效作用分层总和法计算上海崇明老滧港南闸的群桩沉降,并与实测成果对比分析,结合各计算方法的特点,验证了各方法在本地区的适用性,最终证明等效作用分层总和法的计算成果与实测结果最为接近,但各方法的沉降计算成果都比实测值偏大。

关键词： 超临界CO_(2)   池式换热   自然对流   数值模拟  

摘要： 超临界传热已进行了广泛研究,但对其现象及机理的认识仍不充分,本文研究了超临界二氧化碳(supercritical,sCO_(2))池式传热.实验以长度为22 mm和直径为70 μm铂丝为加热和测温元件,容器压力为8~10 MPa,加热丝热流密度范围为0~1800 kW/m^(2),显著高于文献中的参数范围.采用变物性层流模型进行流固耦合数值模拟,加热丝附近采用了多尺度网格技术,数值模拟与实验结果吻合良好.发现传热系数h随热流密度qw的变化呈S形曲线,将h-qw曲线划分成三个区域.在类临界温度前,因瑞利数Ra随qw增大而增大,h随qw增大而增大;当铂丝温度开始超过类临界温度后,由于超临界流体回流效应增强,h继续增大直到获得最大值.随后,由于近壁区类气膜热阻增大,h随qw增大而减小直到获得极小值.在超过h极小值点后,由于高温下超临界流体导热系数随温度增大而增大,随qw增大h回复到增大趋势.本文获得了全参数范围内传热系数与热流密度的关系曲线,获得了对超临界池式传热较为完整的理解.

关键词： 水工隧道   内力及变形   可溶性岩层   稳定性   数值模拟  

摘要： 为研究可溶性岩层水工隧道稳定性,本文依托西南山区典型岩溶区隧洞工程。采用ABAQUS进行建模和分析,系统地研究了不同断面的峰值应力、竖向和水平向的收敛变形,并在此基础上获得了隧洞涌水量情况。结果表明:(1)当隧道完全位于同一可溶性岩层内和跨岩层时,隧道的内力及变形表现出不同程度的应力集中水平,其跨层隧道不同断面的内力和变形均比较大。(2)隧洞的涌水量和隧道所在的位置有关,当隧道完全位于中部岩层时,隧洞涌水量达到最大。此外,当溶洞位于隧道的侧面时,对隧道的稳定性影响最为不利。(3)实际工程中,针对可溶性岩层区的隧洞需着重关注隧洞涌水问题,及时采取相应的排水和控制措施,保证隧道开挖安全。

关键词： 低负荷   数值模拟   水冷壁   拉裂  

摘要： 针对亚临界锅炉在运行过程中水冷壁处出现的局部管屏变形、拉裂问题,本文以实际运行数据为基础采用数值模拟方法分析了数个低负荷及超低负荷运行工况,结果显示:锅炉低负荷运行时,燃烧稳定性差,火焰易产生偏斜,从而导致高温烟气流场混乱,水冷壁烟气温度、热负荷的不均匀性加剧,极易引起热应力偏差大,造成局部管屏拉裂,甚至爆管。

关键词： 卸压增透   瓦斯抽采   远距离   下保护层开采   相似模拟   数值模拟  

摘要： 针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。结果表明:保护层开采,产生延伸至被保护层的纵贯式穿层裂隙,基本顶发生平均步距15 m左右的周期破断,煤层压力先减小,采空区中部重新压实后,应力开始逐渐恢复;在围岩内形成应力增高区域,而应力在向采空区中部演化时,则以近似于弧状的应力递减圈形态发育。因煤层采动在采空区两侧形成离层裂隙发育区,为瓦斯流动提供通道,被保护层也因此得到卸压,其卸压率达到0.91,增透率增幅为5%~20%,被保护层出现明显卸压增透效应。为解决保护层开采后瓦斯需卸压抽采的问题,设计了穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔配合拦截钻孔和采空区埋管的瓦斯抽采方案。