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云南省彝良县花生地红层滑坡变形破坏机理大型离心机模拟试验研究

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云南省彝良县花生地红层滑坡变形破坏机理大型离心机模拟试验研究

作者：刘志刚成都理工大学

学位级别：硕士

红层区的顺层岩质滑坡常具有规模大、机理复杂、危害严重等显著特点。处在新城建设核心区的彝良县花生地滑坡属于典型的降雨诱发型顺层岩质滑坡,滑坡一旦复活启动,将造成重大的影响。因此,对于该滑坡的发生历史及其变形破坏机理,需要进... 详细信息

红层区的顺层岩质滑坡常具有规模大、机理复杂、危害严重等显著特点。处在新城建设核心区的彝良县花生地滑坡属于典型的降雨诱发型顺层岩质滑坡,滑坡一旦复活启动,将造成重大的影响。因此,对于该滑坡的发生历史及其变形破坏机理,需要进行深入的研究。大型离心机物理试验可以对滑坡变形破坏的全过程进行模拟,重现滑坡的变形破坏演化过程、还原斜坡孔隙水压力和应力状态的变化,具有其它试验不可比拟的优势。本文以花生地滑坡为研究对象,开展了降雨离心机模拟试验,通过一系列的离心机物理模拟试验,重现了花生地滑坡原型的变形破坏全过程,分析了其变形破坏演化过程、以及孔隙水压力和土压力的变化特征,取得了如下认识:(1)通过前期勘查资料收集及现场调查,查明了花生地滑坡的地质环境条件及滑坡特征。花生地滑坡直接诱发因素是降雨,属于降雨诱发型滑坡,其整体呈“圈椅状”,岩性主要为侏罗系中统遂宁组(Jsn)砂、泥岩及第四系滑坡堆积层,滑床及后缘滑坡壁具有砂岩与泥岩互层的特点,岩层产状为300°∠15°。(2)在滑坡资料及实地复核的基础上,对花生地滑坡滑动前的地形和地层进行恢复,以此为模型建立花生地滑坡滑动前的离心机物理模拟概化模型,试验所采用的砂泥岩均取自花生地滑坡原型。(3)离心机试验过程中坡体变形破坏特征观测成果显示:坡体后缘最早出现裂缝,随着降雨入渗,后缘裂缝进一步拓展延伸,向坡体内部发展成主控裂缝,坡体前缘蠕滑推挤变形,在坡脚处出现剪切破坏。(4)坡体土压力监测结果显示,坡体前缘土压力最大,中部次之,后缘最小。土压力值的变化与坡体的变形紧密相关,土压力分布和变形发展一致。降雨入渗引起坡体含水率增加,岩土体重度增大,下滑力增强,导致坡体中前部特别是前缘推力集中并加大。而变形首先从后缘开始出现拉裂,前缘因滑面变缓而以挤压为主。(5)坡体孔隙水压力监测结果显示:在降雨条件下,坡体后缘因拉裂破坏,孔隙水压力消散较快,孔隙水压力比天然状态小。另外,降雨过程中,由于地下水逐渐向滑坡中部及前缘入渗汇集,导致坡体前缘孔隙水压力最大,中部孔隙水压力次之,后缘孔隙水压力最小。(6)根据离心机模拟试验成果分析可知,坡体的变形破坏过程大致可分为四个阶段:后缘拉张裂缝扩展和贯通阶段、前缘坡脚蠕滑变形导致坡体浅层次级裂缝发育阶段、坡体浅层次级裂缝密集发育阶段和降雨激发整体失稳阶段。(7)研究认为花生地滑坡的变形破坏模式为深层拉裂-蠕滑-剪动-滑移型和浅层蠕滑-拉裂-剪断型复合作用模式,其中,深层运动方式为推移式,浅层运动方式主要为牵引式。原始斜坡由于前缘岩层变缓,其深层变形破坏过程为先在后缘形成拉裂缝,而后沿软弱面向前缘蠕滑剪动,剪应力向坡脚集中,最后在降雨触发下形成贯通滑面,坡体迅速滑移剪出破坏;而浅层变形破坏过程为前缘临空蠕滑变形,坡脚变形增大,继而带动或拉裂后部坡体,坡体浅层发育大量次级裂缝,并在降雨引起的间隙水压力作用下,变形区域逐渐贯通并发生剪切破坏。

关键词：顺层岩质滑坡离心机模拟蠕滑变形破坏

淮北桃园矿F2断层泥的分形特征及其工程性质研究

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淮北桃园矿F2断层泥的分形特征及其工程性质研究

作者：钱凯合肥工业大学

学位级别：硕士

论文以F断层为研究对象,根据分形理论,探讨了F断层泥的分形特征与断层运动方式的关系。文章主要内容有以下几个部分: ①介绍了分形几何学的基本原理,其中包括分形几何学理论的背景及现状、分形几何学的数学基础、分形维数的测定方法... 详细信息

论文以F断层为研究对象,根据分形理论,探讨了F断层泥的分形特征与断层运动方式的关系。文章主要内容有以下几个部分: ①介绍了分形几何学的基本原理,其中包括分形几何学理论的背景及现状、分形几何学的数学基础、分形维数的测定方法,为后面的探讨奠定了基础。 ②分析了桃园矿的地质条件概况,其中包括桃园矿地层特征、F断层构造成因。根据现场样品的测试试验资料,分析了断层泥的颗粒成分、矿物成分和化学成分特征,以及物理力学性质。并以此为基础,研究了F断层带的水文地质、工程地质性质。 ③探讨了断层泥分维数的计算方法和实验处理方法,分析断层泥的分形特征与断层运动特征之间的关系。在F断层泥分维值计算基础上,利用F断层泥的分维值特点判断F断层的运动特征,进而评价了断层的稳定性。

关键词：断层泥分形分维值蠕滑粘滑

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重载铁路钢轨润滑及摩擦控制研究

铁道建筑 2011年第4期51卷 114-116页

作者：罗国伟李伟铁道部运输局基础部北京100844 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

钢轨润滑以及轨顶摩擦控制是重载铁路减轻钢轨侧磨以及伤损的有效措施之一。本文对比分析不同摩擦系数条件下,机车的曲线通过性能。分析结果表明,曲线外股钢轨轨距角处的润滑,有利于减小轮轨磨耗,与此同时,减小了机车的蠕滑导向力矩,从... 详细信息

钢轨润滑以及轨顶摩擦控制是重载铁路减轻钢轨侧磨以及伤损的有效措施之一。本文对比分析不同摩擦系数条件下,机车的曲线通过性能。分析结果表明,曲线外股钢轨轨距角处的润滑,有利于减小轮轨磨耗,与此同时,减小了机车的蠕滑导向力矩,从而增大了导向轮轮对冲角,轮轨横向力亦呈现增大趋势;曲线内轨轨顶摩擦系数适当减小对减小轮轨横向力起到积极作用。轮轨纵向蠕滑系数的增大,可明显提高轮对导向力矩,有利于轮对趋于径向位置,并减小横向力和轮对冲角,使得机车的曲线通过性能得到显著改善。

关键词：重载铁路润滑摩擦控制蠕滑

准噶尔盆地南缘霍尔果斯和吐谷鲁断裂带断层泥分形特征与断裂活动关系

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地学前缘 2004年第4期11卷 519-525页

作者：胡玲胡道功何登发温长顺中国地质大学北京100083 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国石油勘探开发研究院北京100083

根据采集的天然断层泥样品 ,对准噶尔盆地南缘霍尔果斯和吐谷鲁逆断裂带中断层泥进行了显微构造、显微形貌和分形研究。研究结果表明 ,断层泥至少存在三期变形 ;同时断层泥和石英碎粒中既发育有线状擦痕、阶步等典型的粘滑活动显微构造 ... 详细信息

根据采集的天然断层泥样品 ,对准噶尔盆地南缘霍尔果斯和吐谷鲁逆断裂带中断层泥进行了显微构造、显微形貌和分形研究。研究结果表明 ,断层泥至少存在三期变形 ;同时断层泥和石英碎粒中既发育有线状擦痕、阶步等典型的粘滑活动显微构造 ,也发育有剪切滑动、定向排列等典型的蠕滑活动变形现象 ,说明了断裂活动的长期性和复杂性。断层泥的分形研究表明 ,霍尔果斯和吐谷鲁断裂带断层泥分维值分别在 2 .17～ 2 .6 3和 2 .76～ 2 .89变化 ,分维值与断层运动方式粘滑或蠕滑不存在因果关系。因此 ,断层泥分维值能否作为判别断裂活动方式值得进一步研究。

关键词：断层泥分形粘滑蠕滑准噶尔盆地南缘

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高速铁路站区小半径曲线参数优化研究

高速铁路站区小半径曲线参数优化研究

作者：王宁中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

高速铁路车站两端部分线路受地形条件限制,进出站线路曲线半径较小,这些小半径曲线的钢轨磨耗已成为高速动车组运行品质和安全的重要影响因素,且钢轨寿命较短,部分半径400m曲线上股钢轨采用U71Mn非热处理轨时,钢轨平均寿命仅1年,更换U75... 详细信息

高速铁路车站两端部分线路受地形条件限制,进出站线路曲线半径较小,这些小半径曲线的钢轨磨耗已成为高速动车组运行品质和安全的重要影响因素,且钢轨寿命较短,部分半径400m曲线上股钢轨采用U71Mn非热处理轨时,钢轨平均寿命仅1年,更换U75V热处理轨后,钢轨平均寿命为2~3年。针对高速铁路站区小半径曲线钢轨侧磨严重的问题,本文采用仿真分析手段,从小半径曲线参数优化设置和轮轨型面合理匹配方面,开展了系统理论研究,在确保高速动车组行车安全指标不超限前提下,以控制钢轨磨耗为目标,分析提出减缓钢轨磨耗的控制性因素,进而提出钢轨减磨措施建议。论文从四个方面开展研究工作。首先,以高速铁路小半径曲线区段高速动车组与轨道相互作用为分析对象,基于SIMPACK软件建立高速列车/轨道动力学分析模型;选取具有代表性的京津城际铁路天津站区R400m曲线和CRH2动车组,以实测的轨道不平顺作为输入,进行了典型工况条件下动力仿真分析,并与现场实测轮轨力等关键参数进行比较分析,优化完善模型参数,进而验证分析模型有效性。其次,针对论文研究问题,对评价钢轨磨耗程度的指标进行全面梳理和比选,通过典型工况条件下不同磨耗指数仿真计算结果的差异性分析,基于轮轨的蠕滑-粘着特性及对钢轨磨损的影响,选择爱因斯磨耗指数作为磨耗评价指标。在此基础上,论文从小半径曲线超高、轨底坡参数和轮轨摩擦系数对轮轨动力性能和钢轨磨耗的影响,系统开展了多方案仿真计算,分析了不同因素对钢轨磨耗影响规律,并提出减缓钢轨磨耗的控制性参数,进而提出钢轨减磨措施建议。针对轮轨型面匹配关系对轮轨相互作用、钢轨磨耗的影响,论文选取UIC60、CHN60、60N以及京津城际铁路天津站区小半径曲线段实测型面与CRH2型动车组的LMA踏面匹配,开展了静态轮轨几何接触关系分析与动态仿真分析,获得不同轮轨型面匹配时钢轨磨耗规律,并提出合理选取钢轨型面的理论依据及钢轨型面优化方向。

关键词：小半径曲线钢轨磨耗蠕滑超高轨底坡摩擦系数钢轨型面

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机车制动系统防滑技术研究

机车制动系统防滑技术研究

作者：何可北京交通大学

学位级别：硕士

随着世界铁路运输的发展,高速和重载成为机车设计的重要方向。这就对机车制动系统的发展提出了更高的要求,其中最为关键的问题是如何进一步提高防滑控制系统的性能,以便在制动时,既能防止车轮擦伤,又能充分利用粘着,得到较短的制动距离... 详细信息

随着世界铁路运输的发展,高速和重载成为机车设计的重要方向。这就对机车制动系统的发展提出了更高的要求,其中最为关键的问题是如何进一步提高防滑控制系统的性能,以便在制动时,既能防止车轮擦伤,又能充分利用粘着,得到较短的制动距离。本论文从粘着机理出发,阐述了蠕滑的形成原因及产生粘着力的本质,分析了影响粘着和蠕滑的因素。论述了防滑控制系统的基本原理,并分别介绍了速度传感器、滑行检测器和防滑电磁阀的工作原理,对四个防滑控制参数进行了比较和分析,参考国内外的防滑经验,最终确定滑移率和加速度为防滑控制参数。阐述了模糊控制的原理,对模糊控制器进行了系统地设计,并实现了模糊控制器的算法。在制动工况下,对200km/h客运电力机车车轮的受力情况进行分析,建立了车轮的制动动力学模型,并在此基础上应用MATLAB/Simulink设计仿真模型,并选用二维模糊控制算法作为防滑器的控制方法。最后对系统进行仿真分析,从仿真的结果来看,取得了很好的防滑控制效果。本文提出的控制算法和防滑模糊控制仿真模型对开发高性能防滑器具有很好的指导作用。

关键词：防滑粘着蠕滑模糊控制仿真

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轮轨接触高频振动环形试验系统设计与研究

轮轨接触高频振动环形试验系统设计与研究

作者：翟字波上海工程技术大学

学位级别：硕士

轨道交通具有可持续、经济、环保的特点,已然成为现代社会最为青睐的运输方式,随着轨道交通运载量与运营密度的增大,轮轨接触损伤出现的更加频繁,损伤不仅导致维护成本升高,严重时还会影响列车运行安全。在过去的几十年里,国内外专家学... 详细信息

轨道交通具有可持续、经济、环保的特点,已然成为现代社会最为青睐的运输方式,随着轨道交通运载量与运营密度的增大,轮轨接触损伤出现的更加频繁,损伤不仅导致维护成本升高,严重时还会影响列车运行安全。在过去的几十年里,国内外专家学者针对轮轨损伤展开了数值仿真研究和简化试验研究,但是轮轨接触动力学随着轴重与速度的提升变得更加复杂,为进一步探究轮轨接触损伤的根本原因,还需要设计更加接近真实状况的动态模拟试验台,继而显示轮轨系统的接触应力真实状态,以及解释现实加载条件下微观结构变化的实际因果关系。本文主要针对轮轨接触高频振动环形试验台系统进行了设计与研究分析,首先研究分析了轮轨接触参数/状态和饱和蠕滑率引发的高频振动对轮轨接触损伤的影响关系;依据损伤影响因素设计了小比例环形轮轨接触试验台,完成了三维设计及机械机构设计,设计了两套动力驱动方案用来模拟列车饱和蠕滑率、加速制动工况,及实现不同轮轨接触状态/参数对损伤的试验研究。其次依据相似原理对小比例试验台结构参数相似性设计进行了分析,基于方程分析法计算了蠕滑率/力的相似策略;利用相似原理与量纲分析法计算了该小比例试验系统结构参数的相似策略,并得出具体结构参数,为接下来建模仿真提供依据。基于理论分析了小比例试验车辆的最小曲线通过能力,得出该试验台最小曲线通过半径为0.679m。基于SIMPACK软件搭建了小比例环形试验台列车模型和实际车辆轨道模型,设置了不同速度和曲线半径工况研究小比例车辆动力学性能,仿真结果表明了小比例试验车辆最小曲线通过能力与理论结果相符合,最小曲线半径下80km/h速度下,最大脱轨系数为0.668,低于国家安全标准值0.8以下。轮轨接触间的蠕滑力学性能为7.5%,其他动力学性能相似性误差低于11%,由仿真结果看出试验台动力学性能变化趋势与实际相同,结果表明小比例试验台具有可行性和相似性。为小比例试验台的建立提供了参考依据。

关键词：轮轨接触损伤相似理论环形试验台蠕滑高频振动

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机车台架黏滑试验动态检测系统研究

机车台架黏滑试验动态检测系统研究

作者：孙恺西南交通大学

学位级别：硕士

机车高速重载运行面临因黏着失效而产生的车轮频繁空转滑行问题。对关联的牵引制动力进行实时动态调整即黏滑控制技术的研究显得尤其重要。台架试验是研究机车黏滑控制的重要途径,其中的蠕滑速度动态检测系统为参试黏着控制系统提供蠕... 详细信息

机车高速重载运行面临因黏着失效而产生的车轮频繁空转滑行问题。对关联的牵引制动力进行实时动态调整即黏滑控制技术的研究显得尤其重要。台架试验是研究机车黏滑控制的重要途径,其中的蠕滑速度动态检测系统为参试黏着控制系统提供蠕滑速度参考值,本文为此进行了如下研究：首先,对机车车轮在钢轨上行进时,轮轨间的受力情况和黏着-蠕滑特性进行了分析,研究了黏着控制技术的现状,认为黏着控制的关键在于蠕滑速度等蠕滑状态的在线识别或预判的困难,因此建立试验台架,提供蠕滑基准,对相关的在线识别或预判策略进行有效性检验是有效的方法。针对难以在动轮启动瞬间快速及准确检测转速的问题,给出了采用具有旋转磁场的自整角机,进行台架蠕滑速度动态检测的方案,并对检测原理和方法进行了阐述,检测时间及精度进行了对比分析。其次,对机车台架黏滑试验动态检测系统试验系统的硬件部分进行了设计,包括分压电路、低通滤波整形电路、比较器和调幅电路构成的信号调理单元,选择了带DAC芯片DSP2812应用板及模拟终端PC机组成试验系统。最后,在CCS3.3开发环境中编写了操控EVA和EVB的捕获单元CAP1和CAP4、数模转换、SCI串口通信的DSP2812程序,采用Visual Basic软件编写了模拟串行通信终端的PC机界面软件。调理输出信号经TMS320F2812处理器后,在终端中完成了动态检测系统的数据采集和实时显示。检测试验系统的模拟测试结果表明：采用自整角机代替光电编码器能够实现动轮及轨道轮的极低转速下的快速检测,能够快速提供实时蠕滑速度信息。

关键词：自整角机动态检测黏着蠕滑 DSP2812

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非接触式铁路曲线钢轨地面润滑装置研究

非接触式铁路曲线钢轨地面润滑装置研究

作者：张江泉西南交通大学

学位级别：硕士

铁路曲线线路上轮-轨之间的侧磨一直是各国铁路部门致力解决的问题。近年来,轮轨润滑技术得到了极大发展,但是各种类型润滑装置仍然存在一定的不足。本论文研究了一种新型地面轮轨润滑装置,以减轻钢轨和车轮之间的磨损。这种地面装置... 详细信息

铁路曲线线路上轮-轨之间的侧磨一直是各国铁路部门致力解决的问题。近年来,轮轨润滑技术得到了极大发展,但是各种类型润滑装置仍然存在一定的不足。本论文研究了一种新型地面轮轨润滑装置,以减轻钢轨和车轮之间的磨损。这种地面装置借助于列车通过时铁路道床产生的振动信号激励润滑系统工作,将润滑脂通过压缩气体增压泵喷射到轨道侧缘,经轮缘将油脂带到整个轨道曲线上实现润滑。本文首先介绍了轮轨润滑在国内外的发展情况,分析了现有技术的不足,提出了该装置的创新性。根据车辆蠕滑理论,分析了曲线上轮轨间接触形式、轮对运行行为、车轮与钢轨间的相互作用力、指出了蠕滑力偶对轮轨侧磨的影响,分析了轮轨磨损机理,提出了以润滑脂取代润滑液,并且提出了总体设计方案。论文还分析、计算了装置各部分主要元件的参数,确定了气源、电源和油脂源的容量机器配置,设计了各液压执行元件的几何参数及压力损失。从工况及系统需求入手,选择了可编程控制器,编写了梯形图,确定了电磁换向阀,实现了系统工作的自动化。以气源的选择出发,介绍了二氧化碳气体的性质,并从环境保护的角度提出了利用好二氧化碳的设想,进行了油源、气源及电源的匹配。最后,对油脂喷嘴进行了分析和设计。

关键词：轮轨润滑侧磨蠕滑 PLC控制