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砂卵石地层土压平衡盾构掘进地层扰动及开挖面支护力计算方法研究

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砂卵石地层土压平衡盾构掘进地层扰动及开挖面支护力计算方法研究

作者：张学铭北京交通大学

学位级别：硕士

土压平衡盾构因受外部环境影响较小、运营成本较低等优点而被广泛用于城市地铁隧道建设,但在砂卵石地层中施工时对地层的扰动和开挖面稳定难以控制,严重时甚至造成地表塌陷。本文依托洛阳轨道交通2号线一期工程,采用理论分析、现场试验... 详细信息

土压平衡盾构因受外部环境影响较小、运营成本较低等优点而被广泛用于城市地铁隧道建设,但在砂卵石地层中施工时对地层的扰动和开挖面稳定难以控制,严重时甚至造成地表塌陷。本文依托洛阳轨道交通2号线一期工程,采用理论分析、现场试验、室内试验和数值模拟方法,对砂卵石地层土压平衡盾构掘进产生地层扰动和开挖面稳定分析方法进行研究,主要工作和研究成果如下:(1)依托实际工程和盾构掘进施工特点,提出了土压平衡盾构掘进现场砂卵石地层扰动的测量方法,对盾构隧道监测区间内的盾构掘进参数、典型断面的地表沉降、地层分层沉降、地层水平方向土压力及孔隙水压力进行了监测;通过对监测数据的统计分析,分析了盾构掘进参数与地层扰动的关系,初步明确了盾构掘进对砂卵石地层的扰动规律。(2)采用有限元数值模拟方法对监测区间盾构掘进过程进行了数值仿真,根据数值模拟结果,重点分析了盾构掘进引起的砂卵石地层横、纵向地表沉降及地层分层沉降的一般规律;通过对比现场实测数据与数值仿真结果,验证了数值仿真结果的合理性。(3)基于非极限状态土压力理论及塑性极限平衡分析方法,考虑盾构开挖面前方一点的加卸载应力路径,建立了开挖面位移变化率与掘进速率和支护压力的理论关系;在此基础上,提出了可以考虑盾构掘进速率、螺旋机转速和刀盘转速的开挖面支护力计算方法。(4)对取自依托工程现场的砂卵石试样进行了2组不同应力路径下的大型室内三轴剪切试验,确定了所推导的盾构开挖面支护力计算公式中的8个参数,据此分析了砂卵石地层参数、盾构掘进速率、螺旋机转速和刀盘转速变化对开挖面支护力的影响规律。(5)考虑不同埋深比、不同内摩擦角和开挖面主、被动位移情况组成的32种盾构掘进工况,采用有限元数值模拟方法,分析了开挖面位移变化率对开挖面前方土体塑性区演化、开挖面周围土层内的应力分布及开挖面前方地表的沉降规律,并与理论计算结果进行对比,验证了本文所提出理论公式的合理性。本文研究成果不仅有助于分析土压平衡盾构砂卵石地层掘进对地层的扰动,而且对盾构掘进过程中开挖面的动态稳定控制也有重要的意义。

关键词：土压平衡盾构砂卵石地层地层扰动开挖面支护力非极限状态土压力理论

轴扭耦合冲击螺杆结构设计及工作特性模拟研究

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轴扭耦合冲击螺杆结构设计及工作特性模拟研究

作者：张学铭中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

随着国内外浅层油气资源减少,深层、深水非常规油气资源成为开发重点。然而,深部油气资源开发中面临着地层硬、岩石可钻性差等问题,亟需高效破岩技术,降本提速。轴扭耦合冲击钻井技术结合了轴向和扭向振动冲击破岩的优势,可有效提高破... 详细信息

随着国内外浅层油气资源减少,深层、深水非常规油气资源成为开发重点。然而,深部油气资源开发中面临着地层硬、岩石可钻性差等问题,亟需高效破岩技术,降本提速。轴扭耦合冲击钻井技术结合了轴向和扭向振动冲击破岩的优势,可有效提高破岩效率。目前前人对轴向冲击、扭向冲击结构与螺杆钻钻具的研究常常存在单一性问题,对三者结合的复合冲击螺杆研究较少。本论文以螺杆钻具为基础设计以螺杆马达为动力发生机构的轴向、扭向冲击机构,设计一种轴扭耦合冲击螺杆,使螺杆钻具兼备轴向与扭向振动冲击功能,主要完成以下工作:(1)设计了轴扭耦合冲击螺杆整机结构,利用Solidworks建立三维零件模型,阐述螺杆马达、轴向冲击及扭向冲击机构的关键参数设计及工作原理;(2)采用ANSYS Fluent软件中的动网格技术模拟分析了所设计螺杆马达内部动态流场特性。结果得到:在19-36L/s排量下,随着排量的增加马达压降近似呈线性正相关增加,最高压降6.2MPa,最低4.95MPa;(3)采用动网格技术模拟分析了扭力冲击过程中瞬态流场特征和扭转冲击力特征,结果得到:在25-36L/s排量下,扭力冲击机构冲击频率为14.64-21.36Hz,冲击力峰值随流量增大而增大,能产生的扭向冲击力范围约为220N-450N;(4)利用ADAMS软件分析了所设计凸轮结构的关键参数对其冲击效果的影响,结果得到:随着转速的增加,轴向冲击机构的冲击力先减小后增大;凸轮齿数只影响冲击频率,频率随齿数增加而增加;随着凸轮齿高增加,上凸轮位移幅值与轴向速度增大,轴向力波动幅值增加,冲击力峰值增大;随着碟簧刚度的增加,上凸轮跌落速度增加,产生的轴向力波动幅值增大;(5)利用ABAQUS有限元分析软件建立了轴扭耦合冲击破岩模型,并设计正交实验分析了轴向、扭向冲击力大小与频率对耦合冲击效果的影响,优选了轴扭耦合冲击特性方案。本文研究结果有望为轴扭耦合冲击螺杆进一步优化设计提供一定参考价值。

关键词：轴扭耦合冲击螺杆马达凸轮流场分析数值模拟

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果糖基碳微球的制备及其吸附性能研究

中国造纸学报 2022年第1期37卷 1-7页

作者：刘源源刘昕王萌黄剑波许凤张学铭北京林业大学林木生物质资源与化学北京市重点实验室北京100083 清华大学化学工程系北京100084 中国制浆造纸研究院有限公司北京100102

以果糖为碳前驱体、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(Pluronic P123)为模板剂,采用软模板水热碳化法制备果糖碳微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行表征,探究果糖碳微球最佳制备条件,并对其... 详细信息

以果糖为碳前驱体、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(Pluronic P123)为模板剂,采用软模板水热碳化法制备果糖碳微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行表征,探究果糖碳微球最佳制备条件,并对其吸附亚甲基蓝的性能及影响因素进行了研究。结果表明,水热碳化时间为6 h时,果糖碳微球尺寸分布均匀,表面光滑。在最佳吸附条件下,果糖碳微球对亚甲基蓝的吸附量可达91.43 mg/g,经5次吸附循环后其吸附量仍为初始吸附量的76.9%,具有良好的循环使用性能;其吸附过程符合准二级吸附动力学,Langmuir等温吸附模型对其吸附过程的拟合更准确,表明亚甲基蓝以单分子层方式吸附于果糖碳微球表面,亚甲基蓝各分子间无相互作用。

关键词：果糖碳微球水热碳化软模板法吸附

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浅析核心素养在高中数学教学中的价值研究和实践

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高考 2022年第28期 73-75页

作者：张学铭福建省仙游第一中学福建莆田351200

培养学生数学学科的核心素养,是强化高中数学教学内涵、优化教学形式、达成教学目标、落实素质教育的具体化表现。在高中数学教学中,教师应完善自身教学方法、革新教学理念,基于学生数学认知水平,通过系统化、科学化、内涵化的教学,帮... 详细信息

培养学生数学学科的核心素养,是强化高中数学教学内涵、优化教学形式、达成教学目标、落实素质教育的具体化表现。在高中数学教学中,教师应完善自身教学方法、革新教学理念,基于学生数学认知水平,通过系统化、科学化、内涵化的教学,帮助学生构建数学思维,注重学生数学品格和数学实践能力的培养。基于此,本文从核心素养在高中数学教学中的具体价值着手分析,探讨在高中数学教学中培养学生核心素养的具体实践方法。

关键词：教学研究高中数学教学实践核心素养

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控制过程中的微分方程问题

数学进展 1962年第4期 285-300页

作者：张学铭山东大学

现代工程控制技术中的一个重要特征,就是对某些可控制的客体运动,寻求某种控制过程,来实现人们预先确定的要求。微分方程近几年在自动控制方面的发展,可以说数学在这一个分枝方面,已在适应着科学技术的发展趋向,来反映当前科学技术的时... 详细信息

现代工程控制技术中的一个重要特征,就是对某些可控制的客体运动,寻求某种控制过程,来实现人们预先确定的要求。微分方程近几年在自动控制方面的发展,可以说数学在这一个分枝方面,已在适应着科学技术的发展趋向,来反映当前科学技术的时代特征。下面,我们将把在这方面最近五、六年中的概况加以综述,大体上分七个部分来叙述:

关键词：定理张学铭零解随机控制控制问题微分方程最优控制最佳控制控制论不变性原理复合控制数学进展定义数学期望

反向曲线整正弦线直股支距点逆向计算和曲线切线支距点计算在铁路曲线轨道的应用

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第12期 41-45页

作者：张学铭格尔图包神铁路集团有限责任公司包神铁路公司万南站区内蒙古鄂尔多斯014300 中铁十六局集团铁运工程有限公司包神铁路运营指挥部内蒙古鄂尔多斯014300

曲线线路在铁路线路中占有很大的比例,特别是在山区,受地形条件的影响,为降低铁路造价,设计的曲线线路占有的比例更大。曲线线路较直线线路,在列车通过时,其受力较为复杂,加之道床、轨道、列车轮轨等各种因素的影响,线型较难保持,因此,... 详细信息

曲线线路在铁路线路中占有很大的比例,特别是在山区,受地形条件的影响,为降低铁路造价,设计的曲线线路占有的比例更大。曲线线路较直线线路,在列车通过时,其受力较为复杂,加之道床、轨道、列车轮轨等各种因素的影响,线型较难保持,因此,研究曲线轨道的特点及其养护维修方法,以保证列车安全、平稳和不间断地运行,就具有特别重要的意义。本文结合包神铁路公司达拉特站接触网专线3道反向曲线整正进行详细说明。

关键词：反向曲线整正弦线直股控制直股支距点弦线切线三点控制曲线切线支距点

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己烯糖醛酸在纸浆中的存在及其影响

中国造纸 2005年第4期24卷 45-49页

作者：张学铭张运展大连轻工业学院华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640

介绍了硫酸盐浆中己烯糖醛酸的产生、特性及其对制浆与漂白过程的影响,并讨论了己烯糖醛酸的去除方法。

关键词：己烯糖醛酸酸水解漂白硫酸盐浆

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新十万个为什么有机物.无机物

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