断层错动形式对输水隧洞的影响

为了研究断层错动下隧洞结构的破坏规律,采用ABAQUS软件建立了数值计算模型,并对计算结果进行了分析,揭示地震破坏机理。首先建立数值模型,研究3种断层错动的形式:逆冲断层错动、走滑断层错动、倾向滑移断层错动,根据工程资料与回归公式选取断层错动的距离,并把错动距离逐级施加在模型上。然后分析了隧洞弯矩、剪力以及衬砌的内力沿隧洞轴向的变化规律,并根据相关规范判断隧洞的安全范围。研究结果表明:随着断层错动,距离断裂面上下盘各10 m,隧洞内力急剧变化,断层错动的影响较为集中和剧烈;在该模型中,走滑断层的影响范围最大,倾向滑移断层的影响范围次之,逆冲断层的影响范围最小;倾向滑移断层错动对隧洞应力的影响介于逆冲断层和走滑断层之间,逆冲断层和走滑断层错动下隧洞的最大主应力峰值出现在拱腰,而倾向滑移断层错动应力峰值出现在隧洞的拱顶和拱底;远离断裂面一定距离后,隧洞的最大主应力逐渐减小并趋近一个较小值,此时衬砌安全,说明断层错动对隧洞的影响范围有限;结合相关规范以及工程背景,发现远离断裂面65 m外的隧洞衬砌安全,这为实际工程提供了参考。     

逆断层错动作用下地铁隧道结构损伤分析

以乌鲁木齐地铁隧道穿越西山活动逆断层工程为例,建立三维弹塑性有限元模型.首先模拟分析了逆断层错动作用下隧道二次衬砌塑性应变发展过程,拉压损伤因子、剪切应变的横向及纵向分布规律,计算了混凝土的裂缝宽度;其次研究了不同错动位移、隧道底部距围岩交界面不同垂直距离及不同破碎带宽度的结构损伤规律,最后进行了设置柔性接头的减灾效果研究.结果表明:二次衬砌结构破坏首先出现在拱顶;然后是拱底,最后在拱腰处累积.破裂面附近拱腰处发生拉压剪的共同破坏;远离破裂面上盘拱顶,破碎带拱底处发生受拉破坏;远离破裂面上盘拱底,破碎带拱顶处发生受压破坏.基于混凝土裂缝得到隧道拉裂破坏的严重与轻微受损区分别为10 m和30 m.错动位移越大,结构受损越严重;隧道底部距围岩交界面垂直距离越大,土层越厚,耗散能量越多,结构受损越轻;破碎带宽度越大,隧道破坏越严重,当破碎带宽度达到26 m时,破碎带宽度对隧道的影响基本保持稳定.设置柔性接头可以显著降低结构的损伤,基本满足在设防错动位移下的设计要求.     

特大断面隧道断层段地震响应与断层构造关系

针对特大断面隧道断层破碎带地震响应强烈而导致衬砌结构更易遭受破坏的问题,本文采用FLAC 3D仿真计算软件,通过数值模拟,研究特大断面隧道地震与断层宽度、断层倾角的关系,分析衬砌地震响应规律,确定抗震薄弱位置及抗震设防范围。分析结果表明：断层处的衬砌横断面上的拱腰和拱脚处属于抗震薄弱位置,需要在这些位置处重点进行设防;断层上盘位置对地震响应更明显,应加强这些位置上隧道衬砌的抗减震措施;地震时,小倾角,大宽度的断层构造对特大断面隧道的影响大。在本文研究的断层构造范围内,特大断面隧道的抗震设防区域选取应为：断层及断层交界面前后各取25~30m的区域。这些结果可为地震区的特大断面隧道设计建设提供参考。     

穿越走滑断层埋地管道应变特性的试验研究

穿越断层的埋地管道在地震等外力作用下会发生屈曲、断裂等破坏,研究走滑断层作用下埋地管道的应变特性,对管道工程的设计和防护等具有重要意义.借助前期设计的场地变形组合试验装置,针对走滑断层的作用特点,模拟穿越此断层的埋地管道受力情况,测得随断层错动管道的应变分布及管道周边土体压力变化,分析管径变化对应变和管周土压力的影响,得出管道变形区域的范围.试验结果表明:断层面附近的管道在断层走滑错动过程中受到轴向拉力或压力的作用,其变形沿断层面与管道交点近似呈中心对称;距离断层较远的管道随土体一起运动,不会产生变形,即管道变形在断层附近的一定区域内;管径越大,受断层运动影响的管道变形区域越小;随断层错动位移量的增大,断层附近管道周围土压力和管道的轴向应变都增大,且随管道直径的增大管周土压力和轴向应变减少.     

逆断层粘滑错动对公路隧道影响的试验研究

结合大量地震断层的案例,针对逆断层倾角为75°,60°,45°三种工况通过模型试验研究不同倾角逆断层粘滑错动下隧道应变分布规律和整个破坏过程.试验结果表明:断层倾角越小,上盘范围内隧道顶部的纵向拉应变越大,并且拉应变进入过载状态时的错动位移值越小.当断层倾角为75°时,隧道的主要破坏形式为直接剪切破坏;当断层倾角为45°时,隧道的破坏形式以弯曲拉破坏为主;45°倾角工况下隧道的破坏范围为上盘距离断层面2.0 D(D为隧道洞径)至下盘距离断层面0.2 D,75°倾角工况下隧道的破坏范围为上盘距离断层面0.8 D至下盘距离断层面0.4 D.     

考虑压缩失效时埋地管线跨地震断层的最佳交角研究

在断层错动下埋地管线跨断层的最佳交角研究方面,已有方法均以管道受拉失效为基本假定,未考虑管道压缩失效的情况.本文利用管体壳模型有限元方法进行了跨断层管线在断层错动下管体反应的计算分析,在考虑管材特性、管道尺寸及地基土特性多种影响因素的情况下,探讨了在仅控制轴向拉伸应变值和同时控制轴向拉伸应变值与轴向压缩应变值两种管道失效控制准则下管道的失效问题,分析了不同失效控制准则对管线跨断层的最佳交角的影响.发现失效控制准则是确定最佳交角值的关键因素,而且基于同时考虑拉伸和压缩失效的控制准则,管线跨断层的最佳交角应在70°左右.     

采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律

笔者分析了采动影响下断层滑移的主要影响因素,以数值模拟为研究手段,利用FLAC3D建立了逆断层简化模型,分析了不同断层倾角、不同落差及采掘工作面与断层不同距离的断层带附近煤岩体弹性能、断层面正应力与剪应力、断层滑移量的变化规律,从而揭示了采动影响下逆断层特征参数对断层活化的基本作用规律。研究结果表明:上盘或下盘开采,断层带附近煤岩体弹性能集中程度随工作面与断层距离的增大而降低,随断层倾角及落差的增加而增大,但下盘开采对断层带的能量集中程度较上盘高。下盘开采时剪应力较上盘显著增加,但正应力变化较小,易于断层活化。上盘或下盘开采,随工作面与断层距离的增加,断层滑移量减小。上盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量增加;随断层落差增大,断层滑移量减小。下盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量减小;随断层落差的增大,断层滑移量增加。     

富水软弱围岩隧道穿越断层破碎带的稳定性分析及施工技术

研究了富水软弱围岩隧道穿越断层破碎带围岩稳定性影响问题及施工技术.以国家一带一路重点项目云南临沧临翔至清水河高速公路马家寨隧道工程为依托,通过有限元软件MIDAS GTS NX分别建立不同断层破碎带夹角、倾角的隧道三维有限元模型,对隧道围岩稳定性进行分析,并提出相应处治措施.研究结果表明:拱顶沉降、仰拱隆起及周边收敛均呈现出先增大后减小的现象,说明距离断层越远,对围岩稳定性影响越小;围岩变形的突变范围均随着断层倾角、夹角增大而减小;不同断层倾角、夹角工况下围岩应力均为压应力;断层处围岩应力明显小于周围围岩,围岩应力分布状态发生改变;断层破碎带对富水软弱围岩隧道围岩稳定性影响较大,应加强地质预报并采用全断面超前帷幕注浆堵水方案.     

正断层错动致地铁变形计算模型

针对正断层错动引起的地铁隧道变形破坏仍缺乏有效的理论预测模型的情况,基于不排水条件下上覆土体的变形机理,建立地铁隧道变形的计算方法.理论模型表明,影响隧道衬砌纵向线应变的参数有隧道半径、土层厚度、基岩断层错动量、断层倾角、隧道埋置深度和形状参数.正断层错动影响下,隧道拱顶衬砌分别在基岩下盘和基岩上盘一侧出现受拉区和受压区.而隧道拱底衬砌则分别在基岩下盘和基岩上盘一侧出现受压区和受拉区.随着隧道埋深的增加,需要进行拉裂破坏加固的范围逐渐缩小,并向基岩断层附近趋于集中.而随着基岩断层倾角的增加,隧道拉裂破坏加固区域则往基岩上盘一侧偏移,但加固区域的大小范围受断层倾角的影响并不显著.     

跨断层水工隧洞地震响应数值模拟分析方法

断层破碎带是影响高地震烈度区隧洞结构稳定的关键因素之一.针对地震作用下围岩与断层动力相互作用特点,建立了一种考虑多种接触状态的动接触力算法.该算法考虑了有限元模型中的点对接触和点面接触两种接触类型,可以模拟围岩与断层之间的黏结接触、静接触、分离和滑动接触4种接触状态,适合研究地震作用下围岩与断层动接触系统的非线性大滑移问题.首先,通过一滑块算例,验证了该算法的合理性.然后将此算法应用于滇中引水工程香炉山隧洞抗震稳定计算,对比分析了无断层,有断层、不考虑动接触,有断层、考虑动接触3种工况对隧洞地震响应的影响.结果表明,断层破碎带的存在加剧了隧洞的地震反应,主要表现为衬砌位移和应力的增加,以及围岩破坏区的扩大;考虑动接触后,围岩与断层在地震加载过程中,出现了明显的错动位移,进而对衬砌产生破坏作用;衬砌损伤区主要分布于断层穿过的部位及断层两侧约10 m范围内,其中上盘衬砌受断层影响较大;在横向地震动激励下,衬砌腰拱的应力和位移明显大于顶拱和底拱,为衬砌结构的薄弱部位.     

频带变化类列车轴承故障机理分析

在列车轴承故障诊断中,常因负载变化、转速波动等因素的影响,导致振动频谱频带发生整体迁移的情况,从而产生频谱混叠.针对这一问题,从频带变化类列车轴承故障的动力学特性出发,通过分析列车轴承故障冲击信号的特点和表现形式,结合动力学分析方法,对调频和调幅以及调幅调频混合故障的特点和动力学特性加以研究.分析了频带变化类列车轴承故...     

基于故障树与案例相结合的故障诊断方法

针对惯性导航等航海装备的复杂性,提出了基于故障树和基于案例的故障诊断方法,分析了2种方法各自的优缺点,最后提出将两者相结合的故障诊断方法,充分发挥各自优势,建立案例库,通过学习机对案例进行解释,依据故障树方法建立规则,由推理机调用相关规则进行故障判断．     

基于故障重构预测的舰艇水轮发电机故障信号挖掘方法

当前舰艇水轮发动机故障检测都是根据实际采集的故障特征信号以模式识别理论为基础,完成故障信号挖掘,受到真实空间弱信号和失真信号难以表达的影响,故障挖掘效果很差。提出运用虚拟空间信号重构理论进行舰艇水轮发电机故障挖掘,构建以信号群集合为元素的虚拟空间,通过故障重构预测技术对故障幅值进行预测,以预测值和真实幅值出发进行故障重构,重构结果融入规范的置信度以及支持度使其反映真实故障值特征,实现舰艇水轮发电机故障数据的准确挖掘。实验数据说明该方法可对舰艇水轮发电机故障数据进行高效、准确的挖掘。     

基于静态故障树的矿井提升机系统故障诊断研究

矿井提升机是煤矿井下三大设备之一,其安全性能至关重要。为了实现对矿井提升机的故障诊断,建立了矿井提升机制动系统的静态故障树。通过静态故障树分析法,找出影响矿井提升机制动系统发生障故时的各种因素,逐层分析,建立起故障树树形图;通过研究该故障树的最小割集,对影响故障发生时的各种因素进行定性分析及定量计算,得出故障发生时,各因素引起故障发生的概率,根据概率值的大小,找出故障发生时影响最大的因素以及影响最小的因素,对维修人员提供了技术支持,维修时有的放矢,缩短了诊断时间,提高了劳动效率。该方法在实际煤矿中得以应用,实践证明该方法是切实可行的,为后续的智能诊断奠定了基础。     

单通道旋转机械复合故障信号分离及诊断

针对单通道条件下旋转机械复合故障信号分离和故障类别诊断难以有效实现的问题,采用总体经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法构建虚拟多通道和线性局部切空间排列(linear local tangent space alignment,LLTSA)维数约减方法解决单通道盲源分离的欠定问题,并通过完备字典训练和稀疏分解提取故障信号稀疏特征,最后利用支持向量机对该诊断方法进行分类评估,并将其运用在滚动轴承故障诊断实验中,实现了单通道旋转机械复合故障信号的有效分离和故障类型的正确诊断。     

故障树法在车辆控制系统CPU板故障诊断中的应用

故障树分析法作为分析系统可靠性和安全性的一种重要方法,兼顾了规则和基于定量模型诊断的优点,为复杂系统的故障搜寻提供了一种有效的途径.文章在介绍故障树分析法蕈要性的基础上,较详细地介绍了FTA的定量分析法,并以某车辆控制系统为研究对象,从CPU板故障树的构建、各中间事件故障树的建立和各子事件故障概率等方面出发,实现了车辆控制系统CPU板元件级的故障定位,实验表明了该方法的有效性和正确性.     

基于故障树分析法的挖掘机故障诊断知识库设计

在建立挖掘机故障诊断模型并分析故障诊断流程的基础上,阐述了故障诊断知识库设计中数据库技术的应用、知识的表示、知识库的结构与组织等关键技术,以挖掘机液压系统故障诊断为实例介绍了故障诊断知识库设计的方法与步骤。     

周期平稳故障信号分析

针对周期平稳故障信号的特点,给出了时域、频域、时频域分析以及统计理论分析方法.首先,利用周期平稳信号的特点,采用季节性模型,对周期平稳信号进行建模,并作预测预报;其次,采用循环平稳度、循环相关谱等周期平稳信号的特征量有效地获取其他方法难以获得的信息;通过实例给出了进化谱理论及其应用方法,结果表明进化谱在故障诊断中有着较好的分析作用;最后,采用时频域分析较好地分析出非平稳信号的各种尺度信号的特征.     

一类多变量传感器故障容错PID控制器的设计与应用

针对一类多变量非线性系统的传感器故障,提出了一种新型的基于神经网络模型的故障容错PID控制方法.该方法应用加权移动平均残差技术对传感器故障进行检测,并利用神经网络建模技术在线重构故障传感器信号,重组PID控制器反馈回路,实现容错PID控制.通过在三水箱过程设立多种不同类型的传感器故障,进行仿真研究.仿真研究结果表明,所提出的故障检测与容错控制策略具有很强的鲁棒性和容错能力.