六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.     

皮带巷电机暂态过程对电磁环境的影响

利用ATP软件仿真皮带电机暂态过程,并运用传输线模型分析瞬态脉冲沿巷道和电缆的衰减特性. 结果表明,理论上电机起动、制动及负载突变时产生的瞬态脉冲电压峰值最大为额定电压的6倍,电流峰值最高可达额定电流的11倍;瞬态辐射发射对皮带巷电磁环境的影响较小,而瞬态脉冲沿长电缆传播会产生较大衰减. 确定煤矿井下现场测量工具及测点布置方法,分析比较实测数据与理论值,结果说明皮带电机起动和制动过程产生的瞬态辐射骚扰可以忽略,瞬态传导骚扰较大,但脉冲峰值最大不会超过额定值的4倍. 提出的井下现场测量方法、获得的实测数据和理论值为矿井电磁兼容性研究提供了参考依据.      

半无限土体圆形隧道结构中地震波的传播

基于弹性波的散射理论,研究了半无限土体内圆形隧道中土体对SH波的多重散射和动应力集中,采用波函数展开法和镜像法,将待解问题归结为一组无穷代数方程组的求解,得到了问题的解析解.作为算例,给出了衬砌附近动应力集中因子的数值解,分析了围岩的剪切模量、入射波波数、半无限土体边界到衬砌的距离等参数对动应力集中因子的影响.数值计算分析表明:围岩的剪切模量、入射波波数等是影响动应力集中因子的重要因素.本文的研究方法和数值结果有望为衬砌的地震评价提供理论依据.     

隧道燕尾段施工方案探讨

随着铁路建设的不断发展,隧道断面已不仅仅是单一的单线或双线隧道,隧道由单洞双线隧道分叉变为双单洞单线隧道或由双单线隧道汇合成双线单洞双线隧道等结构形式不断出现,该类隧道燕尾段施工方案的选定决定施工的安全。以西属巴隧道为例对燕尾段施工方案进行了探讨。     

基于盾构隧道斜交下穿的修正Peck公式法

在盾构隧道下穿导致的地表沉降计算中,通常需利用Peck公式理论计算盾构横断面的二维沉降.当盾构以斜交下穿时,盾构横断面不再平行于上部线路沿线方向,其沿线沉降的形式不符合正态分布,因此需要将Peck法推广到平面上任意一点的沉降计算中.综合考虑盾构坡角及隆起效应等影响因素,引入角度系数对Peck公式进行修正,使之可直接计算盾构斜交条件下地表平面上任一点的沉降,进而直接计算上部线路沿线沉降.通过有限元数值分析法进行验证,并在此基础上利用动力学仿真分析研究不同斜交角度所产生的不同沉降形式对脱轨系数及减载率的影响.     

非伴煤瓦斯隧道施工危险度动态分级方法研究

在隧道工程中,真正有非伴煤瓦斯威胁的施工段落是短而少的,实现瓦斯灾害动态危险度等级管理对隧道瓦斯防治工作实际意义重大.提出了一种多指标综合分析判定隧道施工段落瓦斯危险度动态等级的方法,其基本指标包括:送抵施工掌子面的实际风量,施工掌子面和总回风断面处瓦斯浓度,超前地质钻孔及其残孔瓦斯浓度与压力,施工掌子面及其前方围岩岩性与构造面发育状态;辅助指标包括:已开挖洞身段的封闭情况,通风系统储备的通风能力等.方法的核心是综合分析隧道当前瓦斯涌出状态与能送抵掌子面的实际风量之间的配对关系.工程实例云顶山一号高瓦斯隧道算例表明,该方法是行之有效的.     

基于改进壳-柱模型的盾构隧道饱和地基动应力解

针对现有壳-柱模型无法考虑盾构隧道壁后注浆层的问题,分别采用无限长的双层圆柱壳模拟盾构隧道衬砌和壁后注浆层,中空圆土柱模拟饱和地基,基于Flügge圆柱壳理论和Biot波动理论,结合边界条件,求解隧道内作用固定简谐荷载时饱和地基中的动应力,并分析其分布规律及注浆层对土体动应力的影响.结果表明:隧道注浆层底部土体径向正应力τrr和孔压Pf幅值随着与荷载的轴向距离增大而减小,剪应力τrz随距离增加先增大后减小,至3 D(隧道直径)时地基动应力接近于0;土体的渗透性越差,径向正应力和孔压幅值越大,但当土体渗透系数k小于10-5 m·s-1时,渗透系数的进一步减小对地基动应力幅值的影响不大;隧道壁后注浆层能减小土体径向正应力和孔压(约5%~8%);注浆层下方同一点土体径向正应力和孔压幅值均随着注浆层厚度增加而线性减小;而注浆层的弹性模量在一定范围内(50~650MPa)变化时对其几乎无影响.     

盾构隧道管片接头的易损性分析和评价

管片接头是盾构隧道结构力学性能的薄弱和关键部位.从抗弯、抗剪及抗渗三个方面,提出接头易损性评价方法.在轴力、弯矩和剪力作用下,考虑接头自身健康状况,并以混凝土、螺栓的应力状况和渗漏水作为评价指标,建立接头易损性评价模型.建立管片接头力学解析模型,分析接头的力学响应,并建立管片接头三维有限元精细化模型,对比验证解析模型的正确性.通过蒙特卡洛计算,获得大量计算样本,并在此基础上构建管片接头易损性的贝叶斯网络.根据接头易损性贝叶斯网络,分析接头易损性,并结合现场监测,反分析盾构隧道管片接头的健康状况,更新接头易损性预测,指导盾构隧道的正常运营维护.     

基于安全视认的夜间公路隧道入口段光环境研究

为使驾驶员在夜间安全舒适驶入隧道,对驾驶员驾驶车辆从隧道外暗环境驶入隧道内明环境的照明需求进行了理论与试验研究.分析了夜间隧道入口段由暗到明的光环境变化与交通安全的关系.设计不同运行速度情况下的目标物视认试验,采集了隧道的光环境信息、驾驶员的视认信息与车辆的运行状态信息,并建立了视认距离与隧道内外亮度差的关系模型,计算出不同设计速度下夜间隧道入口段的亮度差阈值.      

盾构隧道壁后空洞注浆对管片受力特性的影响

为研究盾构隧道壁后空洞注浆浆液的扩散机理及其对管片受力的影响规律,基于修正达西定律对黏性土中浆液的扩散半径和管片产生的压力计算公式进行了推导,并以西安地铁某区间隧道涌水事故为依托,利用推导的注浆压力公式,采用地层-结构模型得到了管片壁后空洞注浆部位及注浆压力对管片受力的影响规律。结果表明:同一注浆位置,当注浆压力不断降低时,管片的轴力值、弯矩值以及管片上浮呈不断降低的趋势;除了控制截面有稍微旋转之外,设计工况下的管片轴力值、弯矩值与模拟过程中注浆压力为0.3 MPa时的情况相近,注浆压力超过0.9MPa时,结构产生明显的偏压,甚至出现管片裂缝以及结构破损;不同注浆部位施加相同注浆压力时,当注浆位置为隧道顶部和底部时,管片的力学形态发生了较大的变化,特别是弯矩值,增加幅度可达1.5~2倍,隧道侧面注浆使弯矩分布发生一定程度的旋转,甚至反转。