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新时代“机电传动控制”课程实验教学的改进措施

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无线互联科技 2024年第5期21卷 104-107页

作者：朱铁环李常平欧文初湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

随着自动控制技术与智能控制技术在工业体系中的应用越来越广泛,“机电传动控制”课程应改进实验教学方式。文章首先阐述了实验教学中存在的问题,然后分析了这些问题产生的原因,最后提出了实验教学的改进措施。建议的主要改进措施有:开... 详细信息

随着自动控制技术与智能控制技术在工业体系中的应用越来越广泛,“机电传动控制”课程应改进实验教学方式。文章首先阐述了实验教学中存在的问题,然后分析了这些问题产生的原因,最后提出了实验教学的改进措施。建议的主要改进措施有:开设专业导论课,改进实验环节的考核方式,提倡小班制实验教学,启发引导学生设计小程序,合理增加设计性实验模块,使用实验仿真软件提高程序编写能力,强化训练学生的实验接线能力,采用项目任务式实验教学方式。这些改进措施可以提高学生在实践中的综合应用能力与创新能力。

关键词： “机电传动控制”课程实验教学改进措施

江底浅埋隧道泵房段漏水对结构的影响及控制排水技术研究

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江底浅埋隧道泵房段漏水对结构的影响及控制排水技术研究

作者：朱铁环湖南科技大学

学位级别：硕士

城市江底隧道在服役期内容易发生漏水,会导致结构开裂或者洞内积水,甚至会引发严重的事故。对于城市江底浅埋凹形纵坡双层隧道,沿纵向可分为标准段与泵房段。与很长的标准段相比,泵房段由于长度很短容易被忽视。泵房段与标准段的构造不... 详细信息

城市江底隧道在服役期内容易发生漏水,会导致结构开裂或者洞内积水,甚至会引发严重的事故。对于城市江底浅埋凹形纵坡双层隧道,沿纵向可分为标准段与泵房段。与很长的标准段相比,泵房段由于长度很短容易被忽视。泵房段与标准段的构造不同,对泵房段服役性能的研究还有待进一步深入。江底泵房段由于所处位置特殊,导致衬砌存在漏水隐患。即便短时期内这些水患不会显现,在隧道长期服役后,泵房段衬砌的漏水也可能会明显暴露。为了“防患于未然”,本文不仅考虑常规天气的情况,还考虑极端降雨的情况,研究服役期泵房段漏水对衬砌结构与内部隔板结构的力学影响,并在此基础上研究控制排水技术。主要内容与成果如下:(1)通过与相关文献的围岩总水头的解析研究结果进行对比,还通过分析结构对漏水响应的关键影响因素,包括横断面的计算区域、纵向的计算区域、边界条件、隧道内部结构的分布、围岩与结构的力学参数、衬砌漏水的方式、极端降雨的影响等,方才确定了考虑双洞渗流-应力耦合的三维数值模型,由此表明所建立的复杂的数值模型具有参考价值。数值模型的特点为:既反映了江底浅埋隧道凹形纵坡的影响,又反映了隧道下层从标准段两室到泵房段三室(中间含有一个大水池)再到标准段两室的分布情况。(2)通过三维数值模拟,首先对比分析常规天气(江水处于常水位)与极端降雨(江水处于高水位)情况下的泵房段漏水对衬砌的影响;然后针对江水处于高水位的情况,分析泵房段竖向分区漏水、横向分区漏水、漏水面积扩大对衬砌的影响;最后对比分析洞内有无隔板的影响,分析泵房段衬砌漏水与水池充满水共同作用对隔板的影响。结果表明:(1)与常规天气漏水相比,极端降雨(江水位升高了11m)情况下漏水导致衬砌的漏水量、衬砌的沉降量以及衬砌的最大压应力都明显增加,特别是衬砌最大压应力的增加量超过了1000k Pa,而且超过了20%,其中拱腰区漏水时衬砌最大压应力的增加幅度最大。(2)都与衬砌漏水前相比,双洞上层拱顶区、上层拱腰区、下层侧壁区分别漏水的这3种工况中,双洞下层侧壁区漏水情况下的衬砌沉降的增加量最大,衬砌最大压应力的增加幅度也最大;在水平方向上,双洞靠近中夹岩侧漏水与远离中夹岩侧漏水都使双洞衬砌相向靠近。(3)虽然沿衬砌环向的漏水面积成倍增加,但衬砌的漏水量、衬砌的沉降量与衬砌的最大压应力都没有相应的成倍增加,增加的幅度越来越缓慢;从双洞下层侧壁区漏水到上层拱腰区也漏水再到上层拱顶区也漏水的过程中,衬砌最大压应力都出现在下层的靠近中夹岩一侧的靠近水平隔板处,这一部位是隧道维修养护的重点监测部位。(4)在泵房段衬砌漏水与水池充满水的共同作用下:水平隔板各点的下沉量都超过了13mm,水平隔板中层的最大拉应力增加了54%,水池专用竖直隔板中层的最大压应力增大了1.8倍;与地面上的水池挡墙不同,置于江底浅埋隧道内部的水池挡墙(隔板)会受到洞内衬砌漏水的附加不利影响,建议在泵房段密集布设漏水监控装置。(3)为了环保、节能以及安全排水,研究了城市江底浅埋凹形纵坡双层隧道控制排水的理念。介绍了控制排水的技术方案,重点研究了方案中的PLC(可编程逻辑控制器)自动控制程序:首先研究了泵房段排水池内的低水位报警水位、第一泵启动水位、第二泵启动水位、第三泵启动水位、关闭隧道报警水位等多个水位的取值;然后详细阐述了所编制的PLC控制程序,分为6个模块,分别为初始状态复位程序、水池水位数据实时采集程序、实时水位值与设定值比较程序、报警程序、急停程序、自动控制三台水泵运行程序。(4)通过模型试验,发现并改进了PLC程序中的两个缺陷,即解决了急停不能切断所有排水设备运行、排水设备异常频繁启动这两个问题;通过模型试验,最终验证了PLC程序的可行性。城市水下隧道的排水问题具有“学科交叉”的特征,建议相关各个学科的研究者合力推动城市水下隧道的排水系统尽早全面实现智能控制。

关键词：江底浅埋隧道泵房段漏水力学影响控制排水技术

非线性破坏准则下深埋小净距隧道围岩压力研究

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灾害学 2023年第1期38卷 18-24页

作者：安永林谭格宇李佳豪朱铁环郭晋东岳健湖南科技大学湖南湘潭411201

围岩压力大小是影响隧道稳定性的重要因素,也是进行合理支护设计与安全施工的前提。考虑围岩破坏的非线性特征,基于极限分析上限法推导深埋小净距隧道围岩压力公式,给出优化求解的过程,并与规范法进行验证对比,最后就相关影响因素做参... 详细信息

围岩压力大小是影响隧道稳定性的重要因素,也是进行合理支护设计与安全施工的前提。考虑围岩破坏的非线性特征,基于极限分析上限法推导深埋小净距隧道围岩压力公式,给出优化求解的过程,并与规范法进行验证对比,最后就相关影响因素做参数分析。结果表明:该方法与公路隧道设计规范的方法计算结果相对误差较小,且表现的规律一致,即两隧道内侧围岩压力大于外侧的围岩压力,也即中夹岩受力大,验证了本文计算方法的合理性;增大水平方向支护力,可有效减少隧道顶部的压力,提高隧道稳定性;竖向平均围岩压力随着净距的增大而增大,两者大致呈非线性相关的关系,增大幅度逐渐减小;围岩压力随着非线性Hoek-Brown准则中参数GSI、m_(i)、σ_(ci)增大而减小,所以对于软弱围岩,可以进行加固,改善自身力学性质,从而提高围岩自身承载力,减少隧道承受的围岩压力。

关键词：深埋隧道围岩压力小净距极限分析

新时代土木工程施工技术课程的“四化”改革研究

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才智 2022年第18期 100-102页

作者：岳健朱铁环安永林赵超湖南科技大学土木工程学院湖南科技大学

新时代的很多土木工程施工技术问题需要多个专业的工程师通力合作才能解决，这就要求高校在传授传统课程内容的基础上，适当增加土木工程施工技术的“四化”，即机电化、自动化、信息化、智能化的课程内容。建议调整课程设置，开设与土... 详细信息

新时代的很多土木工程施工技术问题需要多个专业的工程师通力合作才能解决，这就要求高校在传授传统课程内容的基础上，适当增加土木工程施工技术的“四化”，即机电化、自动化、信息化、智能化的课程内容。建议调整课程设置，开设与土木工程施工技术“四化”相关的一些课程，特别要注意这些课程与土木工程施工技术课程在内容上要做到有效衔接；对土木工程施工技术课程，建议采用线下为主、线上为辅的方式学习土木工程本专业的内容，而采用线上为主、线下为辅的方式学习其他专业的内容；建议不同专业的师生加强交流合作。实施这些教学改革措施有利于培养高素质复合型的土木工程本科人才。

关键词：新时代土木工程施工技术教学改革 “四化”

新工科背景下保障隧道工程毕业设计质量的五步递进模式

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高教学刊 2022年第5期8卷 14-17页

作者：岳健朱铁环陈秋南安永林湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

为了适应新工科建设对隧道工程本科人才的需求,采用五步递进模式保障隧道工程本科毕业设计的质量,不仅关注隧道工程毕业设计这一最终步,还关注跨越近两年的一系列教学环节,强调过程控制。把与隧道工程毕业设计密切相关的教学过程分为逐... 详细信息

为了适应新工科建设对隧道工程本科人才的需求,采用五步递进模式保障隧道工程本科毕业设计的质量,不仅关注隧道工程毕业设计这一最终步,还关注跨越近两年的一系列教学环节,强调过程控制。把与隧道工程毕业设计密切相关的教学过程分为逐步递进的五步:隧道工程认识实习、隧道工程理论课程、隧道工程综合实践、隧道工程课程设计、隧道工程毕业设计。阐明五步递进模式的具体内容,建议采取加强跟踪调查、加强团队教学、加强校企合作与加强各步联系等措施,使五步递进模式取得良好的应用效果。

关键词：隧道工程毕业设计质量保障五步递进模式

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服役期城市水下隧道的水害防治策略研究

江苏科技信息 2023年第4期40卷 65-68页

作者：朱铁环安永林岳健湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

彻底防治水害是城市水下隧道面临的难题。文章结合气候变化愈加异常、“海绵城市”与“韧性城市”的发展理念逐步推广、信息技术更新速度加快等新时代特征,主要研究城市水下隧道服役期的水害防治策略。建议统筹防治施工期水害与服役期水... 详细信息

彻底防治水害是城市水下隧道面临的难题。文章结合气候变化愈加异常、“海绵城市”与“韧性城市”的发展理念逐步推广、信息技术更新速度加快等新时代特征,主要研究城市水下隧道服役期的水害防治策略。建议统筹防治施工期水害与服役期水害,统筹防治常规天气水害与极端天气水害,统筹规划隧道水害防治与城市环境治理,在水害防治中充分利用先进的信息化手段。应用这些策略可以提高城市水下隧道的水害防治效果。

关键词：城市水下隧道水害防治策略服役期

学科交叉背景下工程力学专业的“隧道工程”教学效果提升策略

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当代教育理论与实践 2022年第5期14卷 139-145页

作者：岳健朱铁环陈秋南安永林湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

目前,高校为了满足社会需求与促进学生就业,面向本科生开设了若干跨越一级学科的专业课程。工程力学专业学生在学习地下工程专业教师讲授的“隧道工程”课程时,教师与学生分属两个不同的一级学科,容易导致学生的学习效果不佳。建议教师... 详细信息

目前,高校为了满足社会需求与促进学生就业,面向本科生开设了若干跨越一级学科的专业课程。工程力学专业学生在学习地下工程专业教师讲授的“隧道工程”课程时,教师与学生分属两个不同的一级学科,容易导致学生的学习效果不佳。建议教师秉承科教融合的理念,把学科交叉的科研思维应用到本科教学中。通过比较研究与案例研究,得出了提升教学效果的若干策略:即便对于同一门课程,教师也应对不同专业的学生采取不同的授课计划;教师应追本溯源深入讲解学科交叉知识,以增强学生跨学科学习的信心;教师应注重培养学生在学科交叉方面的融合贯通能力。实践表明,应用这些策略明显提升了“隧道工程”课程的教学效果。

关键词：学科交叉 “隧道工程”课程教学效果提升策略

隧道工程毕业设计中数值仿真模块的质量提升策略

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才智 2021年第33期 107-109页

作者：岳健朱铁环安永林王志斌湖南科技大学土木工程学院湖南科技大学

本文针对本科生隧道工程毕业设计中数值仿真模块完成质量不高的问题,从教师怎样培养学生的角度,研究得出了提升数值仿真质量的若干策略,并进行了详细阐述。建议教师在先修的教学内容中融入数值仿真技术的相关知识点;对于已经找到工作或... 详细信息

本文针对本科生隧道工程毕业设计中数值仿真模块完成质量不高的问题,从教师怎样培养学生的角度,研究得出了提升数值仿真质量的若干策略,并进行了详细阐述。建议教师在先修的教学内容中融入数值仿真技术的相关知识点;对于已经找到工作或已经确定考上研究生的学生,采取不同的措施提高学生深入学习数值仿真技术的积极性;因人而异布置毕业设计中的数值仿真任务。实践表明应用这些策略可明显提升学生的数值仿真完成质量。

关键词：隧道工程毕业设计数值仿真质量提升策略

服役期迷流影响下不同净距地铁双洞的电位分布特性

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湖南理工学院学报（自然科学版） 2021年第4期34卷 37-42页

作者：刘瑞康岳健朱铁环安永林湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

针对采用盾构法修建的相邻双洞水平平行布置的地铁隧道,考虑8种双洞净距工况,通过三维数值模拟,研究服役期迷流影响下地铁双洞的电位分布特性.结果表明:对于双洞净距为0.5~4 B的地铁隧道,当双洞泄漏迷流时,靠近中夹岩的轨底电位比远离... 详细信息

针对采用盾构法修建的相邻双洞水平平行布置的地铁隧道,考虑8种双洞净距工况,通过三维数值模拟,研究服役期迷流影响下地铁双洞的电位分布特性.结果表明:对于双洞净距为0.5~4 B的地铁隧道,当双洞泄漏迷流时,靠近中夹岩的轨底电位比远离中夹岩的轨底电位高;在一环管片中,靠近中间岩的拱脚处的标准块的电位最大,这一块管片的电腐蚀风险最大;当双洞之间的净距小于2 B时,随着净距的减小,轨底电位急剧增大;当双洞之间的净距大于2 B时,随着净距的增大,轨底电位变化相对很小.

关键词：地铁隧道双洞净距迷流电位分布特性管片分块