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基于各向异性本构模型的隧道支护控制

北京工业大学学报 2012年第8期38卷 1202-1207页

作者：代春泉王磊王渭明山东科技大学土木建筑学院青岛266590 山东省土木工程防灾减灾重点实验室青岛266590

为了采用传统的力学模型来描述各向异性条件下隧道的受力特征与变形分布规律,作者基于空间滑动面理论的各向异性弹塑性本构模型,通过C++编程形成动态链接库dll文件,进行了FLAC3D各向异性弹塑性本构关系的二次开发.模拟分析结果表明,在... 详细信息

为了采用传统的力学模型来描述各向异性条件下隧道的受力特征与变形分布规律,作者基于空间滑动面理论的各向异性弹塑性本构模型,通过C++编程形成动态链接库dll文件,进行了FLAC3D各向异性弹塑性本构关系的二次开发.模拟分析结果表明,在各向异性条件下,隧道锚杆受力呈非对称分布的状态,经破坏区锚杆加长后模拟分析,围岩塑性区明显减小,且锚杆受力趋向均匀.通过胶州湾隧道接线工程现场应用,基于各向异性本构关系的隧道关键区支护控制是可行的.

关键词：隧道支护空间滑动面理论各向异性弹塑性 FLAC3D二次开发支护控制

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高铁移动荷载作用下桩承式路基的振动特性

振动工程学报 2020年第4期33卷 796-806页

作者：李丹阳高盟石传志田抒平山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266590

采用ABAQUS有限元计算程序,建立轨道结构-路基-地基相互作用三维有限元模型,通过编制FORTRAN子程序实现列车荷载的施加,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,计算分析250 km/h列车荷载作用下钢轨振动位移幅值、加速度时程和频谱。讨论列车... 详细信息

采用ABAQUS有限元计算程序,建立轨道结构-路基-地基相互作用三维有限元模型,通过编制FORTRAN子程序实现列车荷载的施加,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,计算分析250 km/h列车荷载作用下钢轨振动位移幅值、加速度时程和频谱。讨论列车移动荷载作用下桩身直径、桩长和桩间距等参数对桩承式路基振动的影响。计算结果表明:钢轨竖向振动位移幅值较大,约为水平振动位移幅值的16倍。钢轨竖向振动主频分布较广,低频、中频和高频皆有分布。桩承式路基基床表面位移振动幅值较自由式路基的振动幅值明显减小,约为自由路基的60%。桩的振动主频随桩长和桩身直径的增加先增大后减小,桩长为10 m和桩身直径为1.0 m时桩的振动主频最大。

关键词：桩承式路基高铁铁路移动荷载环境振动振动位移幅值

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复杂环境下地铁暗挖洞群施工工艺研究

岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 2776-2782页

作者：段宝福李磊山东科技大学土木建筑学院山东青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590

深圳地铁5和7号线在太安站—怡景站区间暗挖隧道设计为双洞双层重叠隧道,并在施工过程中采取上、下隧道错开一定距离后便同步进行开挖的施工顺序。但由于施工环境复杂、水文地质条件较差,因而在施工中辅以超前小导管预注水泥–水玻璃双... 详细信息

深圳地铁5和7号线在太安站—怡景站区间暗挖隧道设计为双洞双层重叠隧道,并在施工过程中采取上、下隧道错开一定距离后便同步进行开挖的施工顺序。但由于施工环境复杂、水文地质条件较差,因而在施工中辅以超前小导管预注水泥–水玻璃双浆液的方法进行加固止水,有效地改善了施工工作面;施工过程中,根据隧道的不同断面形式,选择合理的施工工艺,减少土体的扰动,保证工程的顺利进行,极大地节省了工期,可为国内同类工程提供借鉴。

关键词：隧道工程复杂环境地铁暗挖洞群施工超前小导管双液注浆施工工艺数值模拟

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爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应研究

振动与冲击 2012年第12期31卷 68-72页

作者：孔德森孟庆辉张伟伟张秋华山东科技大学土木建筑学院青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室青岛266590

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法,对10 kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进... 详细信息

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法,对10 kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进行了全面研究。研究结果表明:隧道衬砌的速度和加速度变化与超压有关,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对衬砌结构的影响逐渐减弱,而且在爆炸的初始时刻,隧道衬砌处于受拉状态,随着时间的推移,超压峰值逐渐衰减,隧道衬砌则由受拉状态变为受压状态,并逐渐趋于稳定,从而为地铁隧道的抗爆防护和应急预案的制定提供了依据。

关键词：爆炸荷载地铁隧道冲击反应时程曲线

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微差爆破降震效果影响因素分析

岩土力学 2011年第10期32卷 3003-3008页

作者：陈士海燕永峰戚桂峰张现坤张伟山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266510

依托单段实测爆破振动信号,借助Matlab软件编程,分析了特性各异的子信号在不同微差时间下叠加信号的时频特征,通过引入"降幅率"和"振速比例"的概念,提出了微差爆破叠加信号各特性随微差时间、起爆顺序及子信号特性的变化规律。分析发现... 详细信息

依托单段实测爆破振动信号,借助Matlab软件编程,分析了特性各异的子信号在不同微差时间下叠加信号的时频特征,通过引入"降幅率"和"振速比例"的概念,提出了微差爆破叠加信号各特性随微差时间、起爆顺序及子信号特性的变化规律。分析发现,使叠加信号达到一定降幅率的时差并非某一具体时差点,而是多个间断的时差区间,其主频随微差时间的不同呈阶跃锯齿型变化;合理微差时间下,两单段信号的振动特性越相近,干扰降震效果越明显;若装药已定,优先起爆小药量的段别所达到的降震效果更佳。现场试验数据显示,研究结果基本符合微差爆破的现实运作规律。

关键词：爆破振动波形叠加微差时间时频特征干扰降震爆破

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一种新的水合物有效导热系数球形串并联模型

天然气工业 2022年第10期42卷 131-138页

作者：孙始财谷林霖杨震东李艳敏山东省土木工程防灾减灾重点实验室·山东科技大学土木工程与建筑学院

导热系数是天然气水合物(以下简称水合物)重要的热物理学性质参数之一,但实验室制备的水合物样品中不可避免地存在孔隙,难以测得纯水合物导热系数。为此,基于热阻原理提出了一种新的水合物有效导热系数球形串并联模型,并结合已有的实验... 详细信息

导热系数是天然气水合物(以下简称水合物)重要的热物理学性质参数之一,但实验室制备的水合物样品中不可避免地存在孔隙,难以测得纯水合物导热系数。为此,基于热阻原理提出了一种新的水合物有效导热系数球形串并联模型,并结合已有的实验数据获得了纯甲烷水合物导热系数的半经验方程。同时,利用该模型计算了水合物样品的有效导热系数与孔隙度,分析了制备方法对样品品质的影响。研究结果表明:(1)压力介于4.0~9.5 MPa和温度介于263.15~279.15 K时,纯甲烷水合物的导热系数为0.755 7~0.771 2 W/(m·K);(2)较之于孔隙度,孔隙流体性质对测量值影响更大;(3)样品压实可以有效减小孔隙度,但无法达到零孔隙;(4)溶解气法制备的样品中残留表面活性剂,影响样品纯度;(5)预先压实冰粉法制备的样品平均孔隙度为18.73%±0.23%,优于一般的压实方法,且在纯度上优于溶解气法。结论认为,新的水合物有效导热系数球形串并联模型不仅可以更准确地计算水合物样品导热系数,而且还可以分析样品品质,进而为水合物资源开发和衍生技术的应用提供了可靠的基础数据。

关键词：天然气水合物有效导热系数球形串并联模型冰粉法样品制备样品品质孔隙度孔隙流体

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基于分形维数特征的岩石介质气-水相对渗透率预测模型研究

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岩土工程学报 2023年第7期45卷 1421-1429页

作者：孔德森赵明凯时健滕森山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590

相对渗透率是表征岩石介质两相流动特征的重要力学参数,如何快速有效地获取相对渗透率是当前研究的热点问题。采用分形方法将岩石孔隙等效为尺寸不规则的毛细管,基于动量平衡原理建立气-水两相流动的平衡关系式,开发了一种预测相对渗透... 详细信息

相对渗透率是表征岩石介质两相流动特征的重要力学参数,如何快速有效地获取相对渗透率是当前研究的热点问题。采用分形方法将岩石孔隙等效为尺寸不规则的毛细管,基于动量平衡原理建立气-水两相流动的平衡关系式,开发了一种预测相对渗透率的分形解析模型。然后,基于孔径尺度和流动路径的迂曲度特征,研究了岩石的孔隙结构对两相流体渗流特性的影响。该模型得出的相对渗透率曲线与相关试验数据吻合程度高,验证了模型的合理性。研究结果表明:该模型相比于其他相对渗透率模型准确性更高。岩石的渗流特性与流体性质和孔隙结构有关,表征孔径尺度的分形维数Df和迂曲度分形维数DT越小,两相流的渗透率越大,而DT的值增大会降低水相的相对渗透率,增大气相的相对渗透率。该模型无需使用任何经验常数计算相对渗透率,避免了数据处理的繁琐过程,可有效应用于页岩气开采等工程领域。

关键词：岩石两相流分形维数动量平衡相对渗透率

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饱和细砂中裙式吸力基础水平单调加载模型试验——承载力及变形分析

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岩土工程学报 2013年第11期35卷 2030-2037页

作者：李大勇冯凌云张雨坤郭彦雪山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266590

海上风电资源的开发和利用是当今世界关注的热点问题，作为其塔架的基础，主控荷载是水平荷载。裙式吸力基础具有更高的水平承载能力和控制水平位移的能力，故非常适合作为海上风电塔架的基础。通过饱和细海砂中裙式吸力基础的水平单调... 详细信息

海上风电资源的开发和利用是当今世界关注的热点问题，作为其塔架的基础，主控荷载是水平荷载。裙式吸力基础具有更高的水平承载能力和控制水平位移的能力，故非常适合作为海上风电塔架的基础。通过饱和细海砂中裙式吸力基础的水平单调加载模型试验，探究基础水平承载力的影响因素及转动点位置的变化规律，并分析了地基土的变形影响范围及规律。研究发现：与传统吸力基础相比，裙式吸力基础的水平承载力提高显著，且能有效控制水平位移；水平承载力随基础的裙高、裙宽的增加而增大，随加载高度的增加而减小；在水平荷载作用下基础主要是绕某一点（即转动点）发生转动，转动点位于主桶长度的0．45～0．7倍之间；达到极限荷载时，地表隆起范围远远大于沉降范围，沿加载轴线方向，隆起范围约为2．5倍主桶直径。

关键词：裙式吸力基础饱和细砂模型试验水平极限承载力单调加载变形分析

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爆破拆除烟囱倒塌过程中风效应影响研究

振动与冲击 2013年第13期32卷 133-136页

作者：张宪堂王兆东王洪立王来山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266590

在烟囱爆破拆除倒塌过程中,不同形式的风可使烟囱产生顺风向效应及横风向效应。横风向效应又包括横风向旋涡脱落及共振效应、横风向空气动力失稳。烟囱在风的长期作用下会发生失稳倾斜。揭示了爆破拆除过程中烟囱由于风振影响而发生倾... 详细信息

在烟囱爆破拆除倒塌过程中,不同形式的风可使烟囱产生顺风向效应及横风向效应。横风向效应又包括横风向旋涡脱落及共振效应、横风向空气动力失稳。烟囱在风的长期作用下会发生失稳倾斜。揭示了爆破拆除过程中烟囱由于风振影响而发生倾斜、失稳的机理,分析了不同风向的三类风效应对爆破拆除时烟囱倒塌方向发生偏移的影响。根据分析计算结果可得,纵向风振影响最为显著,静力风效应影响相对较小,横向风振产生影响随机性较强。同时作者得出了爆破拆除烟囱时考虑风效应影响需采取的相应技术手段和措施。

关键词：烟囱风效应爆破基底弯矩顶部位移