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基于相场法的沉管隧道结构损伤区识别

公路交通科技 2022年第6期39卷 111-118页

作者：王野李宏哲那通兴中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430040 中交公路规划设计院有限公司北京100088

采用谱分解相场法对沉管隧道结构损伤区进行识别,建立了能量泛函数,利用断裂变分方法建立了相场和位移场控制方程组。采用有限元方法求解了相场模型,并通过基准算例验证了所用相场方法的求解实现手段。建立了二维相场分析模型,对襄阳市... 详细信息

采用谱分解相场法对沉管隧道结构损伤区进行识别,建立了能量泛函数,利用断裂变分方法建立了相场和位移场控制方程组。采用有限元方法求解了相场模型,并通过基准算例验证了所用相场方法的求解实现手段。建立了二维相场分析模型,对襄阳市某沉管隧道的结构损伤断裂区进行了识别,研究了覆盖层厚度、水位和沉管结构能量释放率对损伤区的影响。结果表明:施工时沉管隧道损伤区主要出现在左右行车孔顶部内表面和中管廊顶部外表面,同时损伤最大值出现在中管廊顶部;覆盖层厚度和水位增加造成沉管损伤最大值逐渐增大,但E5管节仍具有充足的安全储备,沉管损伤值不超过0.04;当水位增加到沉管破坏时,中管廊顶部出现2条对称裂缝,左右2个行车孔中部出现从内表面向外表面扩展的竖向裂缝,左右两侧连接区域出现从外表面向内表面扩展的斜向裂缝;第40个荷载步时,最大损伤量随着能量释放率的增加逐渐减小且呈倒S型分布;沉管破坏水位与临界能量释放率呈线性关系,临界能量释放率增加时,沉管能够承受更高的水位;相场断裂方法能够对沉管隧道在施工及运营中的高度损伤或者断裂破坏区域进行直观的识别和精准刻画,为沉管隧道抗裂措施的施加提供参考。

关键词：隧道工程结构损伤区相场法沉管隧道谱分解分步求解

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智能隧道激光收敛仪的研制和应用

同济大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 504-510页

作者：夏才初那通兴张平阳黄曼同济大学土木工程学院上海200092 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000

基于相位式激光测距原理,研制了由主机、对准调节装置和后处理软件组成的智能隧道激光收敛仪.主机有测量、编辑、计算、数据传输功能,加密监测数据、防止数据造假的功能,以及足够的存储空间.对准调节装置能够方便快捷地安装和拆卸,并能... 详细信息

基于相位式激光测距原理,研制了由主机、对准调节装置和后处理软件组成的智能隧道激光收敛仪.主机有测量、编辑、计算、数据传输功能,加密监测数据、防止数据造假的功能,以及足够的存储空间.对准调节装置能够方便快捷地安装和拆卸,并能使激光点精确地对准目标.后处理软件能够处理加密数据,绘制收敛-时间曲线图和生成报表.室内试验和隧道现场实测表明,测线长度为5.0~14.0m时的施测精度为0.50~0.68mm;对比收敛计和全站仪,智能隧道激光收敛仪具有监测效率高,劳动强度低,操作简便快捷,施工干扰少等优点.

关键词：智能隧道收敛激光测距精度评估数据加密

基于热-力耦合相场法的沉管隧道预制阶段热损伤区识别

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基于热-力耦合相场法的沉管隧道预制阶段热损伤区识别

智能隧道激光收敛仪监测隧道拱顶下沉的原理及其应用

2023年全国工程建设行业施工技术交流会

作者：那通兴薛陶党博翔李宏哲中交公路规划设计院有限公司中国交通建设股份有限公司

为探究沉管隧道管节在预制阶段热损伤的形成与演化规律,结合大体积混凝土浇筑过程的温度场变化规律,建立了沉管隧道热-力耦合相场模型。以某沉管隧道E5管节为例,利用建立的热-力耦合相场模型对其在预制阶段的热损伤区加以识别,并对影响... 详细信息

为探究沉管隧道管节在预制阶段热损伤的形成与演化规律,结合大体积混凝土浇筑过程的温度场变化规律,建立了沉管隧道热-力耦合相场模型。以某沉管隧道E5管节为例,利用建立的热-力耦合相场模型对其在预制阶段的热损伤区加以识别,并对影响管节热损伤程度的因素进行分析。结果表明:在管节浇筑过程中,由于水泥水化热的作用会释放出大量热量,在前70h温度快速升高期会在管节底板内表面与侧墙交界处形成热损伤区;而在70h以后,由于混凝土温度逐渐下降,管节热损伤区范围几乎不变。管节的热损伤程度与混凝土绝热温升有直接关系,水泥用量越大,混凝土绝热温升越大,管节的热损伤程度越大;混凝土的断裂能量释放率也会影响管节热损伤程度,混凝土断裂能量释放率越大,管节最终的热损伤程度越小。

关键词：沉管隧道热损伤相场法绝热温升

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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现代隧道技术 2018年第2期55卷 20-27页

作者：夏才初那通兴张平阳黄曼曾格华同济大学土木工程学院地下建筑工程系上海200092 绍兴文理学院土木工程学院绍兴312000

在隧道施工时,通过监测隧道的拱顶下沉可以判断围岩的稳定状况,从而保证隧道的施工安全。精密水准仪的工作强度高、难度大、挂尺难;虽然全站仪三角高程法测量精度可达毫米级,但在工程中的应用仍然较少。为提高隧道拱顶下沉的监测效率,... 详细信息

在隧道施工时,通过监测隧道的拱顶下沉可以判断围岩的稳定状况,从而保证隧道的施工安全。精密水准仪的工作强度高、难度大、挂尺难;虽然全站仪三角高程法测量精度可达毫米级,但在工程中的应用仍然较少。为提高隧道拱顶下沉的监测效率,文章提出了一种用智能隧道激光收敛仪监测隧道拱顶下沉的非接触量测方法,并简述了监测隧道拱顶下沉的测量步骤。通过理论推导分析,实验室内和隧道现场的重复性测量试验表明,智能隧道激光收敛仪监测隧道拱顶下沉的精度可达0.70 mm。在青岛某洞库和敦格铁路当金山隧道施工现场,与DS05精密水准仪和徕卡TS15全站仪的对比监测验证了智能隧道激光收敛仪监测隧道拱顶下沉的精度和稳定性。智能隧道激光收敛仪监测隧道拱顶下沉的方法精度可靠、监测效率高、施工干扰少,还可同时监测隧道周边收敛,具有广泛的应用前景。

关键词：智能隧道激光收敛仪拱顶下沉精度评估理论分析对比试验

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寒区隧道含相变围岩传热渗流耦合数值分析

隧道建设（中英文） 2018年第A2期38卷 144-150页

作者：那通兴张国柱陈俊栋中铁科学研究院有限公司四川成都611731 东南大学岩土工程研究所江苏南京210096

为研究寒区隧道围岩在冻融循环过程中的水-冰相变现象和渗流速率对围岩温度场分布的影响,基于COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,建立含相变的围岩温度场与渗流场耦合模型,通过改变模型中的渗流速率、已冻区和正冻区的边界温度T_m,... 详细信息

为研究寒区隧道围岩在冻融循环过程中的水-冰相变现象和渗流速率对围岩温度场分布的影响,基于COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,建立含相变的围岩温度场与渗流场耦合模型,通过改变模型中的渗流速率、已冻区和正冻区的边界温度T_m,对寒区隧道的围岩温度场进行数值分析。数值分析结果表明:边界温度Tm影响正冻区的范围和不同深度处围岩水-冰相变发生的时刻,但不同的边界温度T_m对围岩温度场的影响较小;当渗流速率高于1×10^(-6)m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场具有明显影响,但当渗流速率低于1×10^(-6)m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场无明显影响。因此,在地下水渗流速率较高的地区,应同时考虑水-冰相变现场和渗流速率对寒区隧道围岩温度场的影响。

关键词：寒区隧道水冰相变渗流速率温度场数值分析

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公路隧道施工变形监测精度要求探讨

隧道建设 2016年第5期36卷 508-512页

作者：夏才初那通兴彭国才陈忠清同济大学地下建筑与工程系上海200092 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 中交第一公路工程局有限公司北京100024

隧道周边收敛和拱顶下沉监测是判断围岩支护效果、二次衬砌施作时间、隧道动态信息化设计与施工以及保证隧道施工安全的重要措施。现有JTG F60—2009《公路隧道施工技术规范》对隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求为0.1 mm,明显高于... 详细信息

隧道周边收敛和拱顶下沉监测是判断围岩支护效果、二次衬砌施作时间、隧道动态信息化设计与施工以及保证隧道施工安全的重要措施。现有JTG F60—2009《公路隧道施工技术规范》对隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求为0.1 mm,明显高于铁路隧道施工和基坑工程变形监测0.5-1.0 mm的精度要求,且公路隧道的实际监测精度很难达到规范规定的精度要求。总结现有公路隧道、铁路隧道和其他规范的具体监测内容和要求,结合现有隧道施工监测仪器的精度技术指标,参照隧道设计规范规定的预留变形量、隧道施工阶段变形监测统计结果和基坑工程监测规范的精度要求等,建议将公路隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求修改为0.5-1.0 mm。0.5-1.0 mm的监测精度要求可以保证公路隧道的施工安全,促进高精度全站仪等非接触量测方法和仪器在公路隧道施工变形监测中的应用和推广,提高公路隧道施工变形的监测效率,避免因达不到JTG F60—2009《公路隧道施工技术规范》规定的监测精度要求而引发的监测数据造假现象。

关键词：公路隧道变形监测周边收敛拱顶下沉监测精度

三峡水库消落带土壤反硝化特征以及溶解性有机质的影响

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中国环境科学 2024年

作者：朱砚涛苏培兴张代钧袁淑培张峻通刘寅飞重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学环境与生态学院

消落带作为三峡水库流域生态系统中的“源”和“汇”，在维护水陆生态系统平衡和水陆物质能量的交换中发挥着重要作用。特别地，消落带土壤反硝化作为氮循环中的重要过程对水库水环境的氮素管理具有重要影响，溶解性有机质作为土壤有机... 详细信息

消落带作为三峡水库流域生态系统中的“源”和“汇”，在维护水陆生态系统平衡和水陆物质能量的交换中发挥着重要作用。特别地，消落带土壤反硝化作为氮循环中的重要过程对水库水环境的氮素管理具有重要影响，溶解性有机质作为土壤有机质中最为活跃的组分对土壤反硝化过程有着积极的促进作用；因此，研究三峡水库消落带土壤潜在反硝化速率以及溶解性有机质(DOM)的影响显得尤为必要。本文在重庆主城与涪陵选取了三个典型点位采集土壤样品，并对土壤的理化性质、原位反硝化速率、DOM驱动的反硝化以及库区土壤的微生物进行了考察与分析。结果显示淹水期的氨氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)浓度均高于落干期，淹水期土壤溶解性有机碳(DOC)浓度低于落干期，这是因为淹水期土壤中的氮素可以从水体中得到补充，而DOC更容易进入水体造成流失。影响现场土壤反硝化速率的主要因素是NH4+-N和NO3--N，在提供充足的碳(C)和氮(N)营养元素后，土壤潜在反硝化速率表现出较大的时间和空间差异性。在由DOM驱动的反硝化实验中，DOM降解符合一级动力学模型(R2＞0.93)，N2O累积量符合Logistic模型(R2＞0.97)。在三峡水库消落带土壤中，反硝化功能微生物主要是Bacillus和Comamonadaceae，其丰度变化与土壤潜在反硝化速率呈现显著的正相关性。

关键词：三峡水库消落带土壤反硝化溶解性有机质微生物群落

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基于多指标动态优先级的无人机协同路径规划

航空学报 2024年第4期45卷 256-269页

作者：王祝张梦通张振鹏徐广通华北电力大学(保定)自动化系保定071003 浙江大学湖州研究院湖州313002

针对复杂城市环境下多无人机(UAVS)协同巡检、配送等任务,提出一种基于多指标动态优先级的协同路径规划方法,以节省运行成本和增加任务效率。综合考虑碰撞风险、总路程、等待时间等指标构建动态优先级模型,并在优先级单边避碰机制下,定... 详细信息

针对复杂城市环境下多无人机(UAVS)协同巡检、配送等任务,提出一种基于多指标动态优先级的协同路径规划方法,以节省运行成本和增加任务效率。综合考虑碰撞风险、总路程、等待时间等指标构建动态优先级模型,并在优先级单边避碰机制下,定制组合规避策略以处理局部冲突,更好地权衡协同规划效率和路径质量。针对无人机个体路径规划,在Lazy Theta*算法基础上引入拥堵权值地图,引导无人机避开拥堵区域,降低冲突发生可能性。对比仿真试验表明:提出的个体规划算法可以减少拥堵区域和降低拥堵持续时间,提出的多指标动态优先级协同规划算法相比于飞行时间驱动的动态优先级,能够提高规划效率和结果最优性。

关键词：多无人机系统协同路径规划多指标动态优先级 Lazy Theta*算法拥堵权值地图组合规避策略

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模块化FTIR测定FCV用氢气痕量杂质

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 853-858页

作者：袁蕙刘丹徐广通中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

设计构建了用于质子交换膜燃料电池汽车(FCV)氢气痕量杂质的模块化FTIR分析表征平台,开发了适用于氢气痕量杂质的分析方法,无需处理一次进样,能够同时快速测定HCOOH、CO、CO_(2)、NH_(3)、H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)、HCH... 详细信息

设计构建了用于质子交换膜燃料电池汽车(FCV)氢气痕量杂质的模块化FTIR分析表征平台,开发了适用于氢气痕量杂质的分析方法,无需处理一次进样,能够同时快速测定HCOOH、CO、CO_(2)、NH_(3)、H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)、HCHO等多种痕量级别杂质。考察了各含氢杂质分析的影响因素,精选了杂质物种定性区域,优化了定量方法,提出了实用性强的定量检出限,在降低了背景气和空白气纯度的要求也能确保限值浓度准确测定。九种杂质的计算方法检出限达到ASTM D7653-18参考值,其定量限也均低于ISO 14687:2019相应的限值,定量线性范围约2个数量级,相关系数均大于0.999,准确度和精密度均不高于10%,通过ISO 21087:2019规定的方法适用性验证规则,满足ISO 14687:19相应的质控标准。根据不同场景需求,样品模块、气体净化控制模块、配气模块、红外分析模块和尾气处理模块可以有机结合并具有良好的实用性和扩展性,尾气处理后氢气浓度可降至100μmol·mol^(-1)以下排放,满足安全绿色环保的要求。与实验室其他参考方法测定值有较好的一致性,并已在FCV氢气工业生产样品质量检测中得到应用,它将从实验室离线方法逐步发展成为适用于工业不同场景的在线方法,这对燃料级氢气品质体系的建立、纯化技术的推广应用及燃料电池催化剂新材料开发均具有意义。

关键词：傅里叶变换红外光谱氢气痕量杂质