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关键词： 瓦斯抽采   数值模拟   抽采负压   封孔深度  

摘要： 针对原煤层负压抽采瓦斯引起的钻孔周围煤自燃问题,以某矿215工作面为研究背景,基于Comsol数值模拟构建了瓦斯抽采裂隙漏风多场耦合模型,开展了不同抽采条件下钻孔周边煤体的CO浓度场分布规律研究。结果表明:随着抽采负压的增加,钻孔周边煤体的渗流速度增大,易发生煤氧化反应,导致钻孔周边和巷道煤壁CO浓度逐渐增加。随着封孔深度的增加,巷道煤壁与封孔段之间的距离增大,钻孔周边煤体CO体积分数逐渐减小。为抑制钻孔周边煤体自燃,可通过降低抽采负压、加深封孔深度或采用间接式抽采等措施。研究成果对高瓦斯矿井瓦斯和煤火灾害协同防控工作具有一定的指导意义。

关键词： 盾构隧道   上软下硬地层   开挖面稳定性   极限平衡法   数值模拟  

摘要： 针对上软下硬地层失稳特点,在假定开挖面附近因土体失稳而由软硬地层分界线先向上诱发形成部分楔形体、再呈倒圆台状向地面发展的基础上,提出开挖面稳定性计算模型。先基于极限平衡法提出部分楔形体计算模型;再依据修正后的楔形体计算模型,分别计算上覆土压力和开挖面前方部分楔形体的受力;最后依托青岛地铁6号线某区间工程开展数值模拟,验证理论模型。结果表明:不同支护应力比条件下的土体变形范围有所差异,土体变形主要发生在开挖面前方和上方并呈泡状延伸;数值模拟得到的开挖面失稳形态基本符合理论计算模型的假定形状;理论计算得到该例盾构开挖面极限支护应力比为0.21,与数值模拟的误差率为5%;当开挖面支护力小于极限支护力时,上软下硬地层开挖面水平变形会突然迅速增大;开挖面附近的岩土体变形主要发生在上部软弱部分,最大水平位移出现在上部软土中心附近,开挖面上土体最大水平位移与开挖面上方地表最大竖向位移间的相关性较高,两者变形规律类似。

关键词： 速度场结构近似恒定   巷道平均风速   单点测试   相对误差   数值模拟   LDA实验  

摘要： 为验证巷道平均风速单点测试方法可行性,提高巷道平均风速单点测试方法精度,采用Fluent数值模拟方法,计算各种断面形状、断面尺寸及支护方式巷道断面上平均风速单点测试误差分布。研究结果表明:在任意断面形状、断面尺寸及支护方式巷道断面上任意测点,巷道平均风速单点测试误差均小于6%,因此,巷道平均风速单点测试方法可行。根据巷道断面上平均风速单点测试误差分布情况,尽可能将风速传感器布置在误差小的位置,可进一步提高巷道平均风速单点测试方法精度。研究结果可为解决巷道平均风速快速精准测试问题,进而推进矿井通风智能化发展提供参考。

关键词： 水闸工程   软土地基   危害   加固设计  

摘要： 软土地基是水闸工程建设过程中所面临的常见性问题,需要专业设计人员结合现场实际情况展开科学的加固设计,使不良土质得以改造,并满足水闸工程建设需求。软土地基的加固设计效果不仅影响工程的造价,同时更关系着水闸工程的施工质量与施工安全,基于此,设计人员务必针对软土地基加固设计工作展开科学而全面的分析,保证软土地基结构的实际加固效果。文章阐明了水闸软土地基的危害,然后总结了软土地基设计中常用的加固方法,最后结合工程案例针对水闸工程软土地基的加固设计展开一系列研究,为相关人员设计工作的优化提供一定思路。

关键词： 数值模拟   拉深   薄壁结构   工艺优化  

摘要： 为解决几何形状复杂且不对称及采用3次拉深工艺成形的薄壁水槽模具制造及试模难度大和成本高的问题,研究了该水槽采用多道次拉深工艺时板料的变形规律,同时对其拉深工艺进行了优化。利用Dynaform有限元分析软件对薄壁水槽拉深一序、拉深二序和拉深三序进行数值模拟分析,研究了关键工艺参数对成形结果的影响规律并得出最优的工艺参数,最后通过拉深实验对该工艺方案进行了验证。根据工艺优化方案,得出了最优工艺参数。拉深一序:从0 s至0.01 s,压边力恒定40 kN,从0.01 s至拉深结束,压边力从40 kN线性增长至500 kN;凸模、凹模、压边圈与板料之间的摩擦因数分别为0.2、0.05、0.05;模具间隙为0.66 mm。拉深二序:凸模、凹模、压边圈与板料之间的摩擦因数分别为0.15、0.1、0.1;压边力为500 kN。拉深三序:采用合适的拉深筋布置方式及阻力值。实验结果表明,在不同拉深工序中分别侧重调控不同拉深工艺参数可以有效控制薄壁水槽的减薄量。

关键词： 箱梁桥   正交异性钢桥面板   车辆荷载识别   机器视觉   遗传算法   应变影响线   数值模拟   模型试验  

摘要： 为方便快捷地识别正交异性钢桥面板箱梁桥的车辆时空信息,实现不依赖车辆横向位置精确识别车辆荷载,提出一种基于机器视觉和遗传算法优化组合应变影响线的车辆荷载识别方法。该方法首先通过桥梁侧面安装的摄像头采集车辆视频流数据,基于机器视觉技术识别车速、车轴数和轴距等信息;然后采集U肋下缘应变响应,利用已知轴重的标定车辆识别测点的应变影响线;再基于变异系数指标采用遗传算法优化确定对荷载横向位置不敏感的最优组合应变影响线;最后进行车辆荷载识别。以某正交异性钢桥面板箱梁桥为背景,开展数值模拟和缩尺模型试验,研究不同车型、车重、横向位置和噪声水平等多种工况下所提方法的识别效果,验证方法的有效性和抗噪声性能。结果表明:该方法对车速、车轴数和轴距识别具有较好的精度和稳定性;基于变异系数优化后的组合应变影响线对车辆横向位置不敏感,可在不预估车辆横向位置的情况下有效地识别车辆荷载;数值模拟的轴重和总重最大识别误差分别为5.57%和4.03%(考虑20%噪声),模型试验测试的轴重和总重最大识别误差分别为7.16%和4.90%,该车辆荷载识别方法具有较好的适用性和准确性,便于工程应用。

关键词： 格子玻尔兹曼方法   计算流体力学   数值模拟   高性能计算   神威加速计算架构  

摘要： 格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种基于分子运动理论计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法,提高LBM的并行计算能力是高性能计算领域的一项重要的研究内容.本文基于SW26010Pro处理器,通过区域分解、数据重构、双缓冲、向量化等优化方法,实现了LBM的多级并行.基于以上优化方案,测试了5600万网格规模,实现结果显示,相比于MPI进行级并行,碰撞过程的平均加速倍数达到61.737、迁移过程的平均加速倍数达到17.3,同时对方腔流案例做了强扩展测试,网格规模为1200×1200×1200,以6.2万计算核心为基准,百万核心的并行效率超过60.5%.

关键词： 软土地基   核岛厂房   地震响应   土-结相互作用   数值模拟  

摘要： 采用土-结相互作用分区分析方法(partitioned analysis of soil-structure interaction,PASSI),对软土地基核岛厂房振动台试验中的筏基-混凝土框架模型以及桩基-混凝土框架模型进行了数值模拟,对比分析了振动台试验结果与数值模拟结果,并对软土地基下核岛厂房土-基础-结构的地震响应特征进行了分析。对2种模型输入调幅为0.05、0.10、0.20 g的RG160、Chi-Chi与Landers地震波,对比分析了各工况下振动台试验与数值模拟的土体与结构加速度放大系数、楼层反应谱、筏基底部土压力时程、桩身应变以及桩身弯矩。结果表明:数值模拟结果能较好地反映振动台试验结果;经过土层放大作用,随着楼层的增高,振动台试验和数值模拟中的加速度放大系数随之增大,反映了同样的规律;振动台试验与数值模拟所得的土-结体系的反应谱均与输入地震动频谱特征及体系的振动特性相关;振动台试验中,筏板基础会出现倾覆现象,筏基底部土压力时程表现出“东高西低”的现象,但数值模拟中筏基底部的土压力时程未出现此种现象,其原因是数值模拟中未考虑土体与基础的接触非线性;数值模拟中群桩的地震响应与试验的宏观现象基本吻合,定量上有差异,是数值模拟中未考虑桩的非线性所致。

关键词： 分形维数   盒维数法   数值模拟   围岩稳定性   关联模型  

摘要： 在薄层状片岩隧道中,隧道超欠挖对于围岩稳定性有一定的影响。通过Python编程,采用盒维数法计算断面轮廓分形维数的方法,对某隧道10个超欠挖断面进行分形维数的计算。并通过数值模拟的方法,计算了薄层状片岩隧道在超欠挖状态下拱顶的应力集中系数和最大位移影响系数,作为评价围岩稳定性的指标。结合分形理论建立的断面轮廓分形维数与薄层状片岩隧道围岩稳定性关联模型,发现分形维数和围岩稳定性的最佳函数关系为线性关系,回归系数为0.87;而超欠挖百分比与二者并没有直接的线性关系。研究此种围岩条件下隧道超欠挖与围岩受力状况之间的规律关系,对指导薄层状片岩中隧道的开挖有现实意义。

关键词： 采矿方法优选   结构参数优化   小分段空场嗣后充填采矿法   数值模拟  

摘要： 锡铁山铅锌矿由空场法转充填法开采,存在空场下作业安全隐患高、生产能力低下、采切工程量大等问题。结合现场开采技术条件,提出了3种在技术上可行的采矿方案:分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法、小分段空场嗣后充填采矿法、上向水平分层充填采矿法,通过对各方案的生产能力、贫化损失、采切比等技术经济条件进行比较分析,优选出适宜的采矿方法为小分段空场嗣后充填采矿法。采用数值模拟软件对采场结构参数进行优化,确定采场宽度不宜超过10m,最佳分段高度为12 m。矿山实际运用结果证明,经过采矿方法和采场结构参数优化后,采场生产能力相对于原定的上向水平分层充填采矿法提升了108.7%,贫化损失率与原拟定方案相近,采矿安全性更高,取得了较好的技术经济指标。