Wind tunnel simulation experiment and investigation on the electrification of sandstorms

~~Wind tunnel simulation experiment and investigation on the electrification of sandstorms~~     

盾构机轴线方位角解算原理研究

以德国VMT公司的TMB制导系统SLS-T为例,主要解析了盾构机轴线方位角测量原理,并完整地推导了盾构机姿态参数公式。由于国外导向系统的核心原理不公开,因此本文的研究成果,为隧道施工工程技术人员深入理解激光导向系统原理以及开发国产的自动导向系统提供了理论基础。     

不同布缆方式锚碇沉管管段运动的数值模拟

通过建立波浪作用下锚碇沉管管段运动的时域数值计算模型,对锚碇沉管的运动响应及锚碇缆受力特性进行了研究。应用集中质量法求解锚碇缆力,应用四阶Runge-Kutta法求解管段时域运动方程,计算了在不同沉深、不同周期、不同波高和不同波向条件下沉管管段的运动幅值和锚碇缆力。数值计算的结果表明:锚碇沉管的锚碇缆对沉管管段的运动起到一定的约束作用,在沉放深度较浅、波浪周期较大时,锚碇缆对沉管管段运动幅度的制约更为明显。通过五种布缆方式的计算与分析,探讨了布缆方式对沉管管段运动响应及锚碇缆受力的影响,并给出了较为合理的布缆方案。     

基于PPC的隧道断面测量系统的开发与应用

介绍了掌上电脑的应用软件开发环境及其与全站仪的通讯接口;设计并实现了基于HPiPAQ2490系列掌上电脑的隧道断面测量系统,该系统在测量过程中可实时检核各项误差,超限后自动处理。实践表明,该系统可大大提高工作效率、降低劳动强度。     

隧道施工现场监控量测的控制

主要介绍了净空变形量测和拱顶下沉量测在隧道施工中的应用,为隧道施工提供了重要依据。     

A modified Raupach's model applicable for shear-stress partitioning on surfaces covered with dense and flat-shaped gravel roughness elements

A commonly used measure to prevent soil wind erosion is to cover the surface with gravel. Gravel can inhibit soil erosion by covering the surface directly, changing the airflow field near the surface and sharing the shear stress of wind. Similar to other roughness elements, the protective effect of gravel on soil is usually expressed in terms of the ratio of the shear stress on the exposed soil surface to the total shear stress on the rough surface due to wind, i.e. through a shear-stress partitioning model. However, the existing shear-stress partitioning models, represented by Raupach's model (RM93), are only applicable when the lateral coverage of the roughness elements, λ < 0.10, and the applicability of the models to flat-shaped roughness elements is unclear. The purpose of this study is to verify the applicability of RM93 for dense and flat-shaped gravel roughness elements by using shear-stress data from wind-tunnel measurements pertaining to roughness elements with different densities (0.013 ≤ λ ≤ 0.318) and flat shapes (height-to-width ratios in the range 0.20 ≤ H/W ≤ 0.63), and to modify RM93 to enhance its predictive ability. The results indicate that RM93 cannot accurately predict the shear-stress partitioning for surfaces covered by densely distributed and flat-shaped gravel roughness elements. This phenomenon occurs because, when roughness elements are distributed densely or are flat-shaped, the proportion of the shear stress on the top surface of the roughness elements (τ_c) to the total shear stress (τ) is large; in this case, τ_c plays a dominant role and serves as an essential component in the shear-stress partitioning model. Consequently, RM93 is modified by incorporating τ_c into the calculation of τ. Under conditions of λ < 0.32 and H/W > 0.2, the modified RM93 can yield satisfactory predictions regarding the shear-stress partitioning.     

某海底沉管隧道风塔及下部结构抗震性能分析

为研究某海底隧道风塔及下部结构体系在塑性阶段的损伤破坏形态及特点,探讨在多重荷载作用下弹塑性静动力响应对结构的影响,建立了沉管隧道风塔及下部结构的大型三维有限元模型。采用基于能量原理的混凝土塑性及损伤本构模型,借助大型有限元软件ANSYS及ABAQUS分别对结构进行不同地震条件下的动力时程分析,对比分析振型、层间位移角及较为完整的塑性损伤破坏系数曲线。结果表明:不同设防地震下,结构整体性良好,振型及层间位移角满足规范要求;不同罕遇地震下,该结构的混凝土塑性拉压损伤最大时刻均发生在20 s,主要破坏区域在风塔与人防井及下部立柱的接触位置,且拉伸破坏系数明显高于压缩破坏。本文的研究成果可以为类似近海沉管隧道工程抗震设计提供一定的依据与指导。     

黔西南水银洞金矿涌水坑道钻探难点与对策

针对黔西南水银洞金矿坑道钻探施工中的特大涌水钻孔,总结了该矿区坑道钻探施工难点,研究了涌水对钻进效率和岩心采取率的影响,探讨了普通取心工艺钻进时采用岩心上升系数的实践意义,提出绳索取心工艺钻进时的“泄”、“堵”、“疏”的解决思路,形成了解决该矿区Ⅰa含矿层的坑道钻探施工难点的对策,以期为类似地层条件的坑道钻探提供技术指导。     

高地温对隧道岩爆发生的影响性研究

新建拉林铁路桑珠岭隧道高地应力、高地温隧道开挖过程中岩爆灾害突出。考虑开挖卸荷与温降共同耦合作用,对隧道开挖过程中不同温度时洞周应力释放过程进行数值模拟,同时对隧道开挖后的二次应力进行现场实测,就高地温对隧道洞周应力的影响进行了比较分析,最后就不同岩爆判据下高地温对岩爆发生的影响性进行了讨论。研究结果表明,采用应力释放率和温降指标反映开挖卸荷与温降共同耦合作用能合理描述高地应力高地温段开挖过程中的应力特征和岩爆发生规律。当温降超过55 ℃,应力释放率大于40%以后, 及 量值随应力释放率增大而线性增长,当应力释放率达到100%时达到最大,不同位置洞周应力拱脚处增长最快,拱顶次之,其他位置较低。在开挖中受高地温影响岩爆发生时间提前,岩爆发生等级亦不断增加。     

基于西原模型的圆形隧道黏弹-黏塑性解析解

基于西原模型,假设黏塑性体的偏应变张量的一阶导数与瞬态偏应力张量和稳态偏应力张量之差成正比,得到围岩黏塑性区的本构方程。采用拉普拉斯变换与逆变换,推导了圆形隧道黏弹-黏塑性解析解。当 时,该解退化成线弹性本构模型的解答;当 时,该解退化成理想弹塑性本构模型的解答。通过工程实例,分析了围岩位移场、应力场和黏塑性区半径随时间的变化规律。当支护力保持不变时,围岩不同位置位移、围岩黏塑性区半径将随时间增长而持续增大并趋于稳定;围岩黏弹-黏塑性特征对径向应力和黏弹性区切向应力影响较小,对黏塑性区切向应力影响较大,越靠近洞壁处,切向应力随时间变化越剧烈。此外,不同支护力作用下洞壁处的切向应力在支护初期均较大,因此应采用及时支护的策略;考虑到围岩黏弹-黏塑性特征对支护力的影响,建议采取让压支护技术以保证围岩和衬砌的稳定性。