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降雨入渗作用下顺层岩质边坡稳定性研究

降雨入渗作用下顺层岩质边坡稳定性研究

作者：魏文凯西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济建设的快速发展,特别是西部大开发战略的实施,西南山区高速铁路建设发展迅速。然而,在西南山区修建高速铁路时,由于地形地质条件的制约和工程建设的需要,在铁路沿线形成大量的路堤边坡及高挖方的路堑边坡。顺层岩质边坡是... 详细信息

随着我国经济建设的快速发展,特别是西部大开发战略的实施,西南山区高速铁路建设发展迅速。然而,在西南山区修建高速铁路时,由于地形地质条件的制约和工程建设的需要,在铁路沿线形成大量的路堤边坡及高挖方的路堑边坡。顺层岩质边坡是铁路沿线分布的主要边坡类型之一,降雨诱发的顺层滑坡时有发生,对高速铁路的建设和安全运营构成了巨大的威胁。因而,研究降雨入渗作用下顺层岩质边坡稳定性问题具有重大的现实意义。本文以贵广铁路K307工点为依托,采用相似模型试验和数值模拟手段,较为深入的研究了雨水入渗作用下顺层岩质边坡力学行为的变化规律。论文取得的主要成果如下： 1.对岩质边坡渗流特性进行了分析,探讨了降雨入渗对岩质边坡的作用以及降雨入渗过程,给出降雨作用下含裂隙顺层岩质边坡稳定系数的实用算法,并应用该算法分析具体工程实例。 2.依据相似理论,结合贵广铁路K307原型工点实际,开展了降雨入渗作用下顺层岩质边坡稳定性模型试验研究。拟定了边坡模型与原型的相似比,确定了强风化岩、弱风化岩和软弱夹层相似材料的配合比;根据相似比确定了支挡结构材料;设计了模型试验,确定了传感器的布置方案,建立了边坡试验模型。 3.开展了边坡倾角分别为25°和30°的自然边坡、锚杆框架梁支挡边坡以及锚杆框架梁加抗滑桩支挡边坡的降雨模型试验,研究了降雨入渗作用下坡体软弱夹层含水量、孔隙水压力、坡体位移以及支挡结构内力变化规律,并将不用倾角的边坡在降雨作用下力学特性进行对比分析,结果表明坡体下部位移最大,边坡倾角增大非常不利于边坡稳定,支挡结构对边坡稳定作用明显,不同形式的支挡结构对边坡稳定所起的作用有所差异。 4.基于有限元基本理论,结合建立的边坡模型,采用Midas/GTS岩土数值分析软件分析了不同降雨强度条件下坡体内孔隙水压力分布,分析了降雨入渗过程中的流—固耦合现象,进而分析了降雨入渗作用下边坡稳定性和边坡位移,以及支挡结构内力变化规律,并将数值分析结果与试验结果进行了对比,分析表明两种研究方法得到的总体变化趋势是基本一致的。

关键词：顺层岩质边坡降雨入渗物理模型试验数值模拟光纤光栅

双边开关磁阻直线电机无位置传感器控制系统研究

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双边开关磁阻直线电机无位置传感器控制系统研究

作者：魏文凯中国矿业大学

学位级别：硕士

双边开关磁阻直线电机(Double-sided Linear Switched Reluctance Motor,DLSRM)的定子和动子均为凸极式齿槽结构,由普通硅钢片叠压而成。动子没有线圈,具有结构简单坚固、成本低、适应高温及恶劣环境等优点。但是电机运行时需要实时获... 详细信息

双边开关磁阻直线电机(Double-sided Linear Switched Reluctance Motor,DLSRM)的定子和动子均为凸极式齿槽结构,由普通硅钢片叠压而成。动子没有线圈,具有结构简单坚固、成本低、适应高温及恶劣环境等优点。但是电机运行时需要实时获取动子位置信息,在系统中采用位置传感器不仅会增加系统的复杂程度,而且会降低系统在恶劣环境中的适应能力。因此,利用电压、电流提供的信息通过改进型简化磁链法估算动子位置则可以提高系统的可靠性。本文首先介绍了DLSRM的结构、直线电机种类以及几种常见的直线电机无位置传感器位置估算方法,并对比了各种直线电机、无位置传感器位置估算方法的优缺点。其次,介绍了DLSRM的控制方式,阐述了初始导通相判断、简化磁链位置估算法以及绕组内阻修正的原理。在分析了两种常见的获得开关磁阻电机磁链方法的基础上,给出了实测二维、三维磁链-电流-位置曲线以及对齐位置处的磁链-电流曲线。然后在DLSRM无位置传感器电动、发电控制原理的基础上对DLSRM进行了无位置传感器控制下的系统非线性建模。在数学工具Matlab/Simulink中,建立了系统的控制器模块、功率变换器模块、位置估算模块、绕组内阻值修正模块、速度计算模块、电磁推力计算模块,并给出了DLSRM简化磁链法无位置传感器控制的仿真结果。再次,详细介绍了包括控制器、功率变换器、检测电路、驱动电路的原理及各部分电路器件的选型。在控制程序上,从DLSRM电动运行与发电运行两个方面分别给出了无位置传感器控制程序流程,并详细介绍了包括初始导通相判断、速度估算、估算速度显示各部分的算法。最后利用搭建的硬件平台完成了以下三项研究:电动运行、发电运行时查表磁链值所乘系数对关断位置的影响;通过改变预存绕组内阻值,验证改进型简化磁链法用于动子位置估算的准确性;依次进行了不同工况下电动运行、发电运行无位置传感器闭环控制,并给出了电动运行、发电运行的位置估算误差分析。仿真与实验的结果表明,改进型简化磁链位置估算法具有较高的精度且灵活实用。

关键词：双边开关磁阻直线电机无位置传感器简化磁链法内阻修正

基于压力膨胀型囊袋锚杆在公路高边坡应用的研究分析

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科学技术创新 2023年第8期 144-147页

作者：魏文凯贺仲涛章浩董庆华广西民族大学建筑工程学院广西南宁广西云策科技有限公司广西南宁

锚杆支护广泛的运用于工程技术的实际应用中,它不仅可以运用在煤矿巷道支护中,在边坡、隧道以及建筑抗浮工程中也有着广泛的应用。可通过锚杆杆体的纵向拉力作用,克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的特点。基于压力膨胀型囊袋锚杆在... 详细信息

锚杆支护广泛的运用于工程技术的实际应用中,它不仅可以运用在煤矿巷道支护中,在边坡、隧道以及建筑抗浮工程中也有着广泛的应用。可通过锚杆杆体的纵向拉力作用,克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的特点。基于压力膨胀型囊袋锚杆在广西上思至防城港高速公路高边坡的实际应用,研究和分析了压力膨胀型囊袋锚杆的各项性能,并对此锚杆的应用市场提出了推广前景。

关键词：锚杆压力膨胀型囊袋边坡支护

不同降雨条件下顺层边坡力学响应模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2014年第4期33卷 755-762页

作者：李龙起罗书学王运超魏文凯李楚根成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为研究降雨条件对顺层边坡坡体内部力学响应特征的影响，结合叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术，开展不同降雨类型及支护条件下顺层边坡的地质力学模型试验，分析雨水入渗对于坡体位移、孔压力以及支护结构受力的影响等。试验结果表... 详细信息

为研究降雨条件对顺层边坡坡体内部力学响应特征的影响，结合叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术，开展不同降雨类型及支护条件下顺层边坡的地质力学模型试验，分析雨水入渗对于坡体位移、孔压力以及支护结构受力的影响等。试验结果表明，对于无支护边坡，在短时间暴雨条件下，位移和孔压力变化主要发生在降雨期间的坡体表层附近，坡体表层前端处雨后位移的增幅较大且孔压力的消散较快，坡体稳定性的主要影响因素是超孔压的累聚和消散；在长时间小雨条件下，位移和孔压力的影响范围逐渐向深部扩展，雨后位移仍保持较大的增长速率但孔压力消散较慢，坡体稳定性的主要影响因素是雨水入渗软化软弱夹层。相对于无支护边坡，有支护边坡的坡体位移和孔压力均显著减小，这主要是由于支护结构的施加限制坡体表面裂缝的扩展，从而减弱雨水的入渗，在总降雨量相同的情况下，短时间暴雨条件时支护结构的受力较快达到稳定，长时间小雨条件下支护结构的受力调整的速率较慢，在降雨试验结束6h后，坡体前端推力最大值出现的位置不同，前者最大值出现在顶层，后者最大值出现在中层，且后者相应位置处的数值是前者的1．5～1．7倍。试验成果对于类似边坡工程的施工设计及加固维护具有参考意义。

关键词：边坡工程顺层岩质边坡不同降雨条件力学响应模型试验光纤光栅监测技术

降雨入渗对含软弱夹层顺层岩质边坡性状影响的模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2013年第9期32卷 1772-1778页

作者：李龙起罗书学魏文凯王运超徐华徐骏西南交通大学土木工程学院四川成都610031 铁道部第二勘察设计研究院四川成都610031

为揭示降雨入渗对于含软弱夹层顺层边坡性状的影响,结合室内叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术,开展大型地质力学模型试验,分别针对不同岩层倾角、有无支护结构的顺层边坡,探讨降雨工况下坡体内部关键位置处的物理量发展模式和变化特... 详细信息

为揭示降雨入渗对于含软弱夹层顺层边坡性状的影响,结合室内叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术,开展大型地质力学模型试验,分别针对不同岩层倾角、有无支护结构的顺层边坡,探讨降雨工况下坡体内部关键位置处的物理量发展模式和变化特征。结果表明,在相同降雨条件下,对于含软弱夹层的顺层边坡,无支护时的位移发展模式具有陡变性、牵引性的特点,而有支护时的位移发展模式具有渐进性、推动性的特点;降雨导致边坡层间错动的现象受岩层倾角影响较大,当倾角达到35°时层间错动将较为明显,应充分重视深部位移和含水率的监测。无支护顺层边坡的软弱夹层泥化贯通位置主要位于坡体前部,有支护顺层边坡的泥化位置则位于坡体后部,可据此确定不同形式边坡的重点监控位置。随降雨入渗时间的持续,支护结构对于坡体的抗滑力从由锚杆受剪提供转向由框架受压带动锚杆受拉提供。试验结果可为类似边坡工程的加固设计和防灾监控提供参考。

关键词：边坡工程降雨入渗顺层岩质边坡软弱夹层模型试验叠加喷洒降雨技术光纤光栅监测技术

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鲁布革水电站大坝基础处理

云南水力发电 1988年第1期 24-29页

作者：魏文凯水利电力部昆明勘测设计院

鲁布革水电站位于云南省罗平县与贵州省兴义县交界的黄泥河上,是该河最后一个梯级电站。大坝为风化料心墙堆石坝,坝高约100米,坝体填筑方量约206万立方米。现将大坝基础处理介绍于后。

关键词：帷幕灌浆鲁布革水电站灌浆压力大坝基础河床段坝基灌浆基础开挖基础施工吸浆量混凝土塞

小湾高拱坝应力、基础稳定、抗震及材料问题研究综述

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云南水力发电 2000年第1期16卷 12-16页

作者：魏文凯国家电力公司昆明勘测设计研究院云南昆明650051

小湾拱坝坝高 2 92m ,坝址基本地震烈度 8度。本项目系“八五”期间 ,原电力部重大科学技术研究项目 ,紧密结合小湾拱坝设计中的一部分关键技术问题进行研究 ,在岩体裂隙渗流与高拱坝稳定分析 ,高拱坝非线性开裂计算方法研究 ,高拱坝抗... 详细信息

小湾拱坝坝高 2 92m ,坝址基本地震烈度 8度。本项目系“八五”期间 ,原电力部重大科学技术研究项目 ,紧密结合小湾拱坝设计中的一部分关键技术问题进行研究 ,在岩体裂隙渗流与高拱坝稳定分析 ,高拱坝非线性开裂计算方法研究 ,高拱坝抗震设计等方面取得创新性的成果 ,其研究成果为小湾拱坝设计提供了科学依据 ,部分成果已用于小湾水电站初步设计中。

关键词：水电站拱坝岩体裂隙渗流稳定分析抗震应力

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高堆石坝心墙抗裂措施的探讨

云南水力发电 2004年第1期20卷 45-47页

作者：魏文凯国家电力公司昆明勘测设计研究院云南昆明650051

根据国内外已建高堆石坝实践和研究成果,在设计高堆石坝心墙抗裂措施方面,作者从筑坝材料选择,坝的设计技巧方面进行分析和探讨,总结出高堆石坝心墙抗裂措施,供参考。

关键词：高堆石坝心墙粗粒土细粒土沉降抗裂

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小湾拱坝动、静力分析研究

云南水力发电 1996年第1期12卷 40-42页

作者：魏文凯电力部昆明勘测设计研究院

小湾拱坝坝高２９２ｍ，坝址基本地震烈度８度．“八五”国家科技攻关项目结合小湾拱坝设计中的一部分关键技术问题进行研究，巳取得的高拱坝体形优化设计石拱坝非线性开裂计算方法、高拱坝抗震技术等方面的成果，具有广泛的推广应用前景．

关键词：水电站拱坝动力分析静力分析有限元