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关键词： 岩溶区   矿坑涌水量   矿山防治水   数值模拟   GMS  

摘要： 矿坑涌水问题一直是制约矿产安全开采的重要因素,针对岩溶地区复杂水文地质条件下,准确预测岩溶矿床矿坑涌水量的难题,以大脑坡铅锌矿区为例,在分析矿区及其周边区域水文地质条件的基础上,充分结合岩溶发育特征,利用GMS数值模拟软件准确构建地下水三维非稳定流数值模型,模拟矿区首采区+360m开采水平以及深部+200m开采水平的矿坑涌水量。模拟分析结果表明:构建的数值模型能够较为真实地反映矿区地下水流场的实际情况,预测一年内首采区+360m开采水平下,正常稳定涌水量为2600m^(3)/d,暴雨条件下涌水量突增至9850m^(3)/d;深部+200m开采水平下,正常稳定涌水量为16414m^(3)/d,矿坑涌水形成的降落漏斗降深和范围较大,若采取大幅度疏干排水措施,易诱发岩溶塌陷灾害;暴雨条件下涌水量为19210m^(3)/d,但深部岩溶发育程度较低,低渗透性含水层削弱了暴雨效应,涌水量的增加幅度较低。

关键词： 两级增压   米勒正时   压缩比   喷油正时  

摘要： 以某中速船舶柴油机为研究对象,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,完成两级相继增压系统对船舶柴油机性能影响的计算与试验研究,研究结果表明,增压压力、米勒正时、压缩比、喷油正时之间存在可以使柴油机动力性、经济性、排放性同时得到优化提高的匹配关系,且喷油正时对缸内热负荷分布的影响明显。通过采用两级相继增压系统,实现柴油机全工况性能的优化提高。试验结果表明:通过采用两级相继增压技术,适当降低压缩比并使用米勒循环,该柴油机功率提升15%,全工况油耗平均下降3.9 g/(kW·h),增压系统效率达到71.3%,NOx加权排放满足IMO TierⅡ限值要求。

关键词： 边坡稳定性   格构梁锚杆   有限差分法   坡体位移   塑性区  

摘要： 福州市某高边坡削坡后存在安全隐患问题,需要对其进行加固处理并验证加固方案的效果。在对该高边坡进行稳定性分析的基础上,选取一个代表性剖面构建边坡三维网格模型,采用有限差分法分析边坡加固前后在天然工况和暴雨工况下的塑性区和位移量。在天然工况和暴雨工况下,边坡加固后的塑性区面积相比加固前有明显的减少;天然工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为29.6 mm和10.8 mm,暴雨工况下边坡加固前和加固后的最大位移量分别为54.9 mm和27.9 mm;坡面6个监测点加固后的位移量相比加固前的位移量均大幅下降。数值模拟结果表明,格构梁加锚杆的加固方案可有效抑制边坡变形,提升边坡整体稳定性。该研究对类似高边坡加固方案设计和验证具有一定参考价值。

关键词： 外部变形   GNSS   UWB   自动化监测   非线性融合  

摘要： 水闸外部变形是水利工程安全监测中的一个重要内容,采用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)与超宽带微波技术(Ultra Wide Band,UWB)相结合的自动监测系统,解决了单纯使用卫星定位系统存在的高程精度不够及传统水准测量外业工作量大且无法实现自动化的难题,提高了水闸外部变形观测的精度和自动化程度。文章以都江堰东风渠梁江堰金牛站水闸变形监测中的应用为例,介绍了GNSS与UWB自动化监测系统的工作原理和方法,分析并完善了数据非线性融合问题,为水闸变形监测提供了全新的工作思路和方法。

关键词： RC矮墩柱   腐蚀损伤   剪切本构模型   数值模拟   纤维模型  

摘要： 采用电化学氯腐蚀的方法对5根剪跨比为2的RC矮墩柱进行室内加速腐蚀试验,并对其进行拟静力加载试验。根据试验结果分析了腐蚀损伤和轴压比对RC柱破坏过程、承载能力、变形能力和耗能能力的影响。通过理论推导,建立了基于MCFT(修正压力场理论)的考虑腐蚀损伤的钢筋混凝土剪切行为本构模型,进而提出了考虑弯-剪-滑移耦合效应的数值模拟方法。对比模拟结果和试验结果可知:采用该模拟方法得到的各柱试件的滞回曲线与实际滞回曲线符合较好,骨架曲线特征点及累积耗能值误差较小,表明该研究提出的考虑腐蚀的剪切行为本构及数值模拟方法可以较为准确地反映腐蚀RC矮墩柱的抗震性能,该研究成果可为腐蚀损伤在役RC墩柱的抗震性能评估奠定基础。

关键词： 重力坝   防渗及排水   渗流量   三维有限元  

摘要： 固军水库坝基顺河向的层间错动带及岩体裂隙发育,且坝基没有统一而稳定的相对不透水层,坝基存在渗漏问题。为此,坝基采用防渗帷幕+坝基排水+基础抽排系统的方式减小坝基渗流量及扬压力,并通过三维有限元计算验证措施的有效性,为类似工程防渗及排水措施设计提供参考。

关键词： 钢筋混凝土烟囱   爆破拆除   切口高度   数值模拟  

摘要： 为了研究爆破切口高度对120 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除效果的影响,通过有限元软件Ansys LS-DYNA建立了整体式模型。对2.5、3.0、3.5、4.0 m和4.5 m的5种爆破切口高度方案进行数值模拟,比较分析在各切口高度下结构的倒塌形态及运动时程曲线,并与实际工程进行对比。对不同爆破切口高度下筒体的倒塌范围、后坐距离、倒塌速度和前冲距离等参数进行研究。结果表明:爆破切口高度过小,会导致筒体产生较大的前冲距离;随着爆破切口高度的增加,筒体破碎倒塌范围逐渐变小,但是筒体下坐距离越来越大。通过对比分析,确定最佳爆破切口高度为3.5 m。实际倒塌效果和数值模拟结果基本吻合,数值模拟结果可靠。

关键词： 喷射ECC   CFRP网格   复合增强   隧道衬砌管片   数值模拟   受力性能  

摘要： 为提升隧道管片承载力和耐久性,提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上,采用CFRP网格与喷射ECC(CFRP-ECC)复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数,对两端简支的CFRP-ECC复合增强盾构隧道管片进行静力加载试验,研究其受弯性能。结果表明:经过ECC和CFRP-ECC复合增强后的管片,其开裂弯矩较未增强管片分别增加了26.7%和13.3%,有效抑制了裂缝的产生;喷射厚20 mm ECC管片的承载力和延性均得到提升,其位移延性系数相较于未增强管片提高了44.6%;仅粘贴CFRP布增强管片的承载力与未增强管片的基本相同,但位移延性系数提高了195%。此外,基于ABAQUS建立的有限元分析模型能有效分析管片及CFRP-ECC增强管片的受力性能和破坏形态。通过黏结应力-滑移模型建立的ECC与混凝土间的接触能有效模拟界面的黏结性能。

关键词： 加氢站   氢气泄漏   氮气抑爆   数值模拟  

摘要： 本文提出了一种加氢站有限空间内氢气泄漏状态下的氮气抑爆方法,建立了氢气泄漏数值模型,在有限空间内对氢气泄漏状态进行仿真模拟;对不同喷射角度的氮气喷嘴进行模拟研究,找到合适喷射角度;设计了一种氮气抑爆装置。在氢气自然扩散、氢气泄漏后启动氮气抑爆装置两种情况下进行仿真模拟,并搭建全尺寸试验平台进行现场验证。试验结果表明,氮气抑爆系统的介入可以使有限空间内的氢气浓度降低速度增快50%以上,有效缩短空间内氢气浓度报警时长。研究结果可为加氢站本质安全防护提供一定的参考。

关键词： VOF-DPM耦合   数值模拟   液体黏度   Y型喷嘴   雾化性能  

摘要： 采用VOF-DPM(流体体积-离散相模型)耦合方法的数值模拟,研究液体黏度对Y型喷嘴内流动和喷嘴雾化性能的影响。首先对Y型喷嘴内部和外部区域进行多面体网格划分,并借助基于气液体积分数值的自适应网格加密技术有效提高气液界面识别精度。分析喷嘴内流动与喷嘴外雾化的关联,研究液体黏度对雾化性能的影响。结果表明:重油黏度较高,流速较小,喷嘴内重油不易被气体吹散和掺混,液体雾化较难。柴油密度低于重油,易被加速,导致喷雾贯穿距离大于重油,雾化更容易,柴油的喷雾锥角与重油差距不大。重油的喷雾索特平均直径d s为137.14,略高于柴油d s约0.8%。研究对评估燃烧器燃烧性能及其适应多种燃料的改造设计具有重要的应用价值。