修、造船坞虹吸灌水流道的设计方法

船坞虹吸灌水与短廊道灌水和阀门灌水相比具有明显的优越性，但它对相关参数要求较高，给修、造船船坞虹吸灌水流道的设计增加了难度．为此，通过多个实际工程的水工模型试验，探索虹吸灌水流道的特性，探讨相关参数的关系与规律，总结出了船坞虹吸灌水的设计原理与方法，并建立了驼峰断面高度的计算公式．工程实例验证表明，该方法简便易行，减少了水工模型试验中大量的探索工作．     

船闸短廊道输水系统ω和tv优化组合分析

在设计船闸短廊道输水系统时,虽然规范中有关廊道断面面积、阀门开启时间、输水时间等均有明确的计算公式,但即使是规模相同的船闸,实际设计结果往往差别较大.通过对短廊道输水系统的廊道断面面积、阀门开启时间与输水时间之间的关系进行深入分析,得出了短廊道输水系统的廊道断面面积、阀门开启时间及输水时间之间的最优组合,并通过工程实例进行了验证.其结论对指导船闸工程设计和规范的修订具有借鉴意义.     

南水北调中线北汝河渠道倒虹吸深基坑降水减压数值模拟

降水减压是北汝河渠道倒虹吸工程的难点,通过工程区水文地质的分析和概化,基于Modflow软件,建立了倒虹吸深基坑降水减压条件下的地下水三维渗流数值模拟模型,通过模型识别,确定了研究区水文地质参数,利用识别后的数值模型对5个不同深基坑降水减压方案的地下水流场进行了预测,确定了降水减压最优方案.     

溢流坝反弧段压力分布规律的探讨

本文通过典型溢流坝不同反弧半径模型的水力量测,在一定理论分析的基础上提出了综合反映反弧段流速、水深、重力,特别是反弧曲率半径对离心力压强影响的无因次参数。并根据该参数的变化规律,提出了溢流坝反弧段离心力压强系数具有过渡段的性质,这一性质也得到其它试验资料的验证和说明。本文还在此基础上给出了溢流坝反弧段压强及其梯度的表达式。     

旋流消能工内空腔旋流的压强特性

为了揭示空腔旋流内部的压强特性,以公伯峡水平旋流消能工为例,采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,基于组合涡运动规律对起旋室和旋流洞内空腔旋流的压强特性进行了研究.压强分布通过压强等值线和径向压强分布图直观地体现出来,其沿径向分布基本符合组合涡流场的理论压强分布规律.提出了采用组合涡指数n刻画空腔旋流内部微观流动的思想,根据n值大小将起旋室内的空腔旋流分为准强制涡和准自由涡区域.旋流洞0+233.50m和0+238.67m断面上的空腔旋流以准强制涡运动为主,旋流洞0+243.84m和0+249.00m断面上的空腔旋流沿径向呈现由准强制涡向准自由涡转变的趋势,建立并验证了相应的压强表达式.     

大型泵站虹吸式出水流道三维紊流数值计算

利用RNGκε湍流模型,闭合定常不可压雷诺时均NS方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了设计工况下某大型泵站虹吸式出水流道的内部三维流动,并分析了流道内部流态,对驼峰断面和出口断面的速度分布特性进行了定量计算.结果表明:流道的水力损失和阻力系数分别为0.204m和3.188×10-3,驼峰断面和出口断面的速度分布均匀度分别为73.9%和65.4%,实现了流道水力特性的预测,为虹吸式出水流道水力设计优化和模型试验研究提供了参考依据.     

货车大型化条件下驼峰峰高设计中难行车质量确定方法探讨

近年来,随着23 t轴重货车的应用,编组站在解体作业中出现驼峰偏高、超速连挂等不适应问题,降低峰高是编组站驼峰适应货车大型化发展的趋势.基于此,本文分析了驼峰设计的三难条件(难行车、难行气候、难行线),提出在驼峰选址及平面设计确定的条件下,车辆因素成为峰高设计的变化因素,并以此分析了既有驼峰设计规范中以总重30 t不满载关门窗的滑动轴承P50作为驼峰设计难行车的不合理性.在此基础上,给出了基于三难条件出现概率的难行车质量确定方法,并设置一定的三难条件出现概率,计算出相应的难行车质量,为峰高设计中难行车质量的确定提供参考.     

复杂网络理论下的电网分区及输电断面搜索方法

为有效地进行电网输电断面的搜索,提出基于复杂网络理论的电网分区及输电断面搜索方法。首先,根据GN算法对电网进行分区,对其无法避免的3台及以上串供结构进行检测和修正,以模块度为指标确定最优分区方案,搜索分区断面;其次,根据最小割集思想,基于Karger方法对分区断面进行搜索,获取电网的输电断面。所提方法在新英格兰39节点和某地区实际电网中的应用验证了其搜索输电断面的有效性。     

大型水平轴风力机叶片过渡段的断面造型

从叶片强度的观点出发,探讨大型水平轴风力机叶片过渡段平面轮廓及其断面的造型方法.通过数学解析方法建立过渡段的平面轮廓及断面由叶片轴颈的圆形到工作段的翼型根断面的确定方法,给出过渡段平面轮廓与其各断面周线的三维坐标.用该方法对一兆瓦机组叶片的过渡段进行造型.结果说明本文所提出的叶片过渡段平面轮廓与断面造型方法具有的特点是:断面过渡平滑,无应力集中断面;各过渡断面的轮廓线都有精确的空间坐标,为叶片模具制造提供准确的工艺数据.     

最优水击及最优开度的探讨

水轮机的开度变化规律对水击压强影响很大,反应十分灵敏。本文主要从理论上探讨在相同的T_s值下,找出一种最优的关闭规律,使相对水击压强ζ值小于任何关闭规律下的最大相对水击压强ζ_(max)值,相应于这种最优关闭规律下的开度称之为最优开度,而在最优开度下发生的各相同号等值正水击称之为最优水击,其值小于一相水击值或末相水击值。文中提出最优水击及其最优开度的计算公式和推导、计算举例,时一相水击(高水头水电站)和极限水击(中低水头水电站)的分析计算。水击压强是设计水电站的压力水管和进行机组强度计算必须计入的一项主要动荷载在相同的T_s值下,采用最优开度可以减小水击压力,从而可以降低建筑物和机组之造价。初步研究表明,对水头200米以上的高水头水电站来说,采用最优水击计算法更具有明显的经济价值。当然,采用最优开度后,相应地要求水轮机的调速设备必需具有相当高精度的分两段不同等速的关闭装置。     

驼峰设计中峰顶与计算点合理位置的探讨

本文主要论述了与驼峰计算长度有关的3个问题:1.峰顶的合理位置.认为,峰顶设在连接峰顶平台与加速坡竖曲线的始端较为合理;2.峰顶至第1分路道岔尖轨尖端最小距离的确定.提出了两种计算方法,并建议采用模拟的经验公式进行计算;3.点连式驼峰计算点位置的确定.提出了打靶区段长度的确定原则和计算点位置的确定方法.     

基于岩体质量Q系统的隧道围岩分级

岩体质量Q系统未考虑隧道上覆不同地质条件岩土体位置关系的相互影响。阐述了岩体质量Q系统在进行围岩分级时存在的问题,基于摩尔-库伦强度准则,提出了计算隧道围岩松动区和承载区的公式,得出当隧道围岩等级越高,即围岩稳定性越差时,松动区外半径、承载区外半径以及塑性区外半径越大;通过将理论分析方法与数值模拟方法相结合,求出了隧道围岩重要性系数,提出了一种隧道围岩分级新计算公式。     

大直径矩形顶管开挖面极限支护力计算方法

为进一步研究大直径矩形顶管开挖面稳定性,通过建立实际工程地质数值模型,对大直径矩形顶管发生主动极限破坏时开挖面前方土体的破坏区域进行简化;基于破坏模式,改进现有的楔形体计算模型,推导矩形截面主动极限支护压力的计算方法;将该方法得到的极限支护力值与实际工程计算结果进行对比验证合理性,继而进行影响因素敏感性分析。结果表明：提出的梯形楔形体计算模型与数值模拟结果相近,且优于等效截面计算结果,可见本项研究能够为大直径矩形顶管在土层中顶进时的确定合理的支护压力提供依据。     

高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越江盾构隧道推进工程中估计前方支护压力的参考.最后,结合上海长江隧道和南京长江隧道实例,利用推导的解析解公式对越江隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究和工程实际进行了对比分析.     

隧底隆起偏压浅埋矩形隧道围岩应力上限分析

基于极限分析上限法,给出了考虑隧底隆起偏压浅埋矩形隧道围岩应力的解析解表达式,并对不同深埋比和岩土体抗剪强度参数对隧道围岩应力的影响进行了研究。研究结果表明:随着浅埋隧道的埋深及断面尺寸的增大,浅埋隧道极限围岩压力也将增大;浅埋隧道极限围岩压力随着岩土黏聚力和内摩擦角的增大而显著减小。     

隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术

为研究隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术,通过计算、数值模拟和工程实践方法研究了处理技术的四种关键影响因子,即注浆压力、注浆材料、注浆厚度和注浆工艺。结果表明:在全强砂化白云岩粉细砂层中帷幕注浆应采用高压劈裂注浆,注浆终压建议为4～5 MPa;通过数值模拟确定双液浆最适合白云岩砂化段注浆处理工程;经过公式计算和数值模拟对比,注浆厚度公式可采用经验公式计算,方便简单,一般地层中可取开挖半径值;注浆顺序原则为:由外到内、由下到上、间隔跳孔,分三序孔施工;前进式注浆工艺能够较好地解决成孔质量问题,但应结合现场条件合理调整分段长度,白云岩砂化段分段长度以0.5～1 m为宜;注浆过程中可以先进行双液浆灌注形成维护圈,再进行超细水泥的局部补强。可见,这些成果可为类似隧道帷幕注浆工程提供借鉴,保障安全掘进和工程质量。     

软岩圆形隧洞衬砌支护时机现场变形监测判据研究

结合软岩的应变软化力学特性,将隧道围岩状态分为弹性区、塑性区和松动区,采用非静水压力的柱状孔扩张与芬纳理论,推导圆形隧洞非静水压力下塑性区、松动区最大半径的求解公式,并结合实际工程经验建立了隧洞顶拱变形与塑性区、松动区半径大小的关系式,在此基础上结合衬砌提前施作的工程实际,提出了衬砌施作时机的收敛变形监测判据。该方法已在新疆引额济乌顶山隧洞施工、设计中得到了应用并取得了较好效果。     

原位扩建既有隧道主洞与竖井交叉段扩建型式

为了深入探究原位扩建既有隧道主洞与竖井交叉段的最优扩建型式，依托南岭隧道原位扩建工程，针对竖井与隧道主洞交叉段的扩建过程建立三维有限元模型，并研究单侧扩建、双侧扩建型式下围岩变形及应力随开挖过程的变化规律.考虑竖井与隧道的空间位置关系，基于太沙基理论提出不同扩建型式的隧道围岩压力计算公式.结果表明:两种扩建型式下围岩的变形速率均在掌子面距竖井与隧道交叉断面1倍洞径以内时较大；单侧扩建使围岩应力释放不均并形成偏压效应，产生较双侧扩建更大的围岩应力；扩建型式的选择对围岩压力的分布影响较大，围岩级别在Ⅲ～Ⅴ级时，围岩压力计算值由大到小排序为双侧扩建＞太沙基理论＞单侧扩建.     

隧道工程基于实测环境变形的土体参数确定方法

结合有限元数值模拟,以盾构隧道施工过程中环境变形的实测数据为基础,通过引入AMALGAM作为遗传算法,依据Pareto最优理论为评价标准,采用均方根误差进行误差校准,提出了一种基于实测数据得到准确土体参数的方法.针对上海市长江西路越江隧道工程试验段的工程案例,以周围土体侧移和隧道上方地面沉降为目标,以关键土层参数为分析对象进行多目标反分析,并对最优解和实测结果进行验证比较,结果证明多目标反分析精确度优于单目标反分析,并且更接近实际工况.应用基于实测环境变形确定的土体参数分析预测盾构施工对临近桩基础的影响,与测试结果的比较验证了计算方法和参数的可靠性,为隧道工程的环境影响分析提供参考.