不同温度梯度冻结中砂加卸荷变形特性研究

采用K0固结,负荷冻结,加、卸荷的方法,进行了4种不同温度梯度冻结中砂的三轴试验,获得了温度梯度和加、卸荷过程对冻结中砂变形演变的影响规律.结果表明:温度梯度的存在增大了冻结中砂起始切线泊松比,抑制了冻结中砂最大体缩量;不同温度冻结中砂加、卸荷过程中均呈现出体缩—体胀趋势,但不同温度梯度以及加、卸荷条件下的体缩速率和最大体缩量差异很大,且随温度梯度增加,体缩—体胀规律逐渐向持续体胀演变;卸荷过程增大了径向变形演化速率,抑制了冻结中砂体缩的发展,这一规律能合理解释加荷过程中获得的冻土强度高于卸荷过程的基本结论.     

梁腹板开孔低温冻结光弹性实验

应用光弹性原理及方法,根据“混合几何相似原理”对研究对象进行缩比、模型设计,模型由低温环境冻结树脂材料制作而成,对简支梁中心大尺寸腰圆形腹板开孔和固支梁近支座圆形腹板开孔及其不同补强方式进行了光弹性实验,利用估判主应力迹线的方法,确定零级条纹,通过应力冻结、切片获得了12个模型的孔边条纹图和应力集中系数,并与数值计算结果作了比较,为优化设计和调整数值计算提供了有价值的依据。     

基于不同相似律下岸桥缩比模型动力学相似研究

在对岸桥结构进行振动台地震模拟试验时,模型的设计应遵循动力相似理论。现以3种动力相似律(弹性相似律、重力相似律、弹性力-重力相似律)为指导,分别推导了集装箱码头岸边起重机(简称岸桥)原型结构和1∶15缩比模型的相似比例因子,使用有限元软件对原型结构及3种缩比模型的动态行为进行仿真分析。研究结果表明,按不同相似律设计的缩比模型与原型结构的动态特性和地震响应存在一定的相似之处和一定的差别,可视研究问题的不同,采用不同的相似律进行缩比模型设计。     

水泥土冻结温度及热物理参数试验研究

通过室内试验对冻结水泥土热物理参数进行了系列试验研究。结果表明:冻结水泥土随水泥掺入比的增加,冻结温度呈线性关系降低,且相同水泥掺入比情况下,粘土冻结温度比砂土的要低。两种水泥土在常温下导热系数和容积热容量随水泥掺入比的增大而减小,导温系数随水泥掺入比的增大而增大;在-10℃条件下导热系数、容积热容量和导温系数随水泥掺入比的增大而减小,但变化不明显。可为类似工程冻结设计提供冻结计算参数。     

海底环境载荷对控油装置稳定性的影响

针对海底载荷对控油装置设计参数及稳定性影响的问题,建立控油装置稳定性力学分析模型。通过极限平衡方程对控油装置入泥深度、海床承载力和抗倾稳定性等进行分析,确定了海土参数、海流速度对控油装置设计参数的影响规律。通过相似性原理设计了控油装置缩比试验模型,并对控油装置模型进行了海底载荷的稳定性模拟试验。试验表明海底载荷对控油装置稳定性影响规律与理论研究相吻合,并分析得到了控油装置稳定工作时的极限倾角及密封压力等关键参数,对控油装置设计及其在复杂海底环境中稳定性研究具有重要的意义。     

青藏输电工程回填细粒冻土性质和铁塔基础载荷试验研究

为分析青藏直流输电工程回填冻土地基和铁塔基础承载性能,在浅部冻土处于冻结和融化两种状态时,分别进行回填细粒冻土性质试验和在三向荷载共同作用下锥柱式扩展基础的载荷试验。基于土工试验结果分析了冻融过程中回填地基的工程性质,得到一个冻融周期后地表沉降量为0.23m,与实际情况一致。通过对基础承载特性及荷载与位移双曲线关系模型的分析,得到了基于地基基础相互作用极限状态条件下基础的极限承载力。针对季节活动层融化和冻结状态,应用试验结果验证了上拔工况下铁塔扩展基础稳定性分析模型和方法,获得了冻结状态时细粒冻土的上拔角。试验研究表明:当浅部活动层处于冻结状态时,地基强度及基础承载性能优于融化状态;冻土融化可缩小细粒土的孔隙比、提高密实度,并增加含水率和饱和度;土体冻结与否对地基的抗剪、上拔角等力学指标有显著影响,因此,保持深部回填地基的冻结状态对基础安全承载至关重要。     

冻结法凿井冻结温度场的数值反演与模拟

考虑了冻结孔的实际偏斜状况，提出了基于平面有限元模型的冻结温度场数值反演及模拟方法．介绍了模型的基本特征、计算参数及数值反演、模拟的基本步骤．由于能够模拟冻结孔的实际分布状况及冻结管外表面的温度下降过程，并且以土性参数的反演为前提，因而该模型能够以较高的精度模拟冻结温度场的发展过程．通过某冻结温度场的数值模拟实例验证了该方法的可行性，并对影响数值模拟结果的主要因素进行了分析．     

冻土爆破性的初步研究

本文分析了影响冻土壤破性的因素，即形变能系数，单位炸药消耗量、单轴抗压强度、抗拉强度和波速，根据相似原理和利文斯顿爆破漏斗理论对冻结粘土、冻结砂土在三个温度下进行了系列爆破漏斗试验，然后进行了单轴抗压强度，抗拉强度和波速试验，从试验结果得出，随着温度下降冻土趋于难爆，且在同一温度下，冻结粘土比冻结砂土难爆，得出的结论对冻土壤破参数设计有一定参考作用。     

土体冻结过程水分迁移模型的建立与反演

目的为了量化的研究土中水分在冻结过程中的迁移,提出融化过程中水分迁移模型．方法假定非饱和土中水分在冻结过程中主要以水汽扩散的形式发生迁移,在此过程中液态水通过转化为水汽参加迁移．结合室内试验数据,设定冻结锋面以下土层中水汽浓度方程,建立浓度-深度随冻结锋面发展的移动坐标系．为考虑温度梯度的影响,在Fick定律公式的右边乘上温度梯度,得到了修正的非饱和土Fick定律,据此建立了冻结过程的水分迁移模型,编写了计算程序．结果以试验获得的含水量沿深度方向的分布曲线为目标,利用遗传算法反演了模型中的未知参数．把冻结模型的参数代入假设方程中,得到了冻结锋面下部土层中水汽浓度的方程．结论将反演得到的参数带到迁移模型里,计算得到的含水量沿深度方向的分布曲线和试验得到的曲线吻合得较好,说明模型是实际可用的．     

冻土爆破性的初步研究

本文分析了影响冻土爆破性的因素，即形变能系数、单位炸药消耗量、单轴抗压强度、抗拉强度和波速。根据相似原理和利文斯顿爆破漏斗理论对冻结粘土、冻结砂土在三个温度（－７℃，－１２℃，－１７℃）下进行了系列爆破漏斗试验，然后进行了单轴抗压强度、抗拉强度和波速试验。从试验结果得出，随着温度下降冻土趋于难爆，且在同一温度下，冻结粘土比冻结砂土难爆，得出的结论对冻土爆破参数设计有一定参考作用。     

冻结法凿井的模拟试验原理

本文应用相似理论,研究论述了竖井冻结过程和掘砌过程的模化原理,及模拟试验台的设计和试验。     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究，得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力，从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

冻结井筒竖向可缩性井壁接头的设计研究

深厚表土层冻结法施工的立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂,安设在立井井筒中的竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,从而预防井筒破坏。根据竖向可缩性井壁的设计原则,研究了竖向可缩性井壁接头的结构形式及其简化设计方法。采用数值计算方法对竖向可缩性井壁接头的安设位置及个数进行了优化设计,结果表明,设置双可缩性接头极大地改善了内层井壁的受力状况。现场测试表明,竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,使立井井筒运营情况良好。     

冻结管受力的模拟试验研究

本文应用依相似理论设计模拟试验台,对积极冻结阶段及掘砌施工阶段中冻结管的受力与诸影响参数间的关系进行了模拟试验研究,得出了初步的变化规律,并探讨了冻结管断裂的原因。     

高速列车气动性能的尺度效应分析

采用数值模拟方法,研究高速列车在不同运行工况(明线运行、明线交会、隧道通过以及隧道交会)下的尺度效应,探析模型缩比对列车气动力及表面压力的影响规律.结果表明:模型缩比越小,头车及整车的阻力系数越大,升力系数越小.对于单车过隧道以及隧道内交会,模型缩比的变化不影响车体表面测点的压力幅值在车体长度方向的分布特性.当列车全尺寸交会时,车体表面压力变化幅值最小.在不同运行工况下,当模型缩比为1/20时,车体壁面的压力变化幅值最大,相对全尺寸工况,幅值增加最多可达6%.研究结果可为将列车小尺度模型缩比试验外推到全尺寸时的数据修正提供理论依据,同时为模型缩比的风洞试验以及动模型试验的方案设计提供指导.     

桩锚支护体系中锚杆冻胀响应规律试验研究

为研究桩锚支护体系中锚杆在冬季冻胀作用下的作用机理,保障深季节冻土区基坑越冬施工的安全,采用物理模拟试验方法和准分布式光栅串测试技术,研究了锚杆受力随着冻深发展的演化规律.结果表明:冻结初期,随着冻结时间增加,冻深基本呈现线性增加规律(33.6μm/min);冻结变形增大之前,即冻结前期230min内,会经历一个锚杆应变整体缩小的阶段,即冻缩现象,最大冻缩应变量约200×10-6;冻结过程中,从自由段到锚固段,随着锚杆受到的约束不断增大,锚杆变形逐渐减小.桩锚支护体系中锚杆的受力随着环境温度的改变会经历受力反复增减的过程,且冻结引起的锚杆受力大约是静止阶段的10倍以上,需要考虑冻结对桩锚支护体系整体稳定性影响.     

大容量超重力离心机温控缩比模型试验

为了解决超重力离心机在加速度大于1000g时由于风阻功率引起的主机室温升超高的问题,通过对超重力离心机产热机理及散热机理的研究,提出对应的温度控制策略. 对超重力加速度为1500g的大容量土工离心机进行1∶20缩比,基于以相同空气流速流过侧壁引起的摩擦产热相同的原理进行模拟试验,即在高速转子最外端线速度同为290 m/s下进行风阻功率测试及温度调控试验研究. 总结缩比离心试验机机室内的真空度、侧壁冷却器温度、侧壁冷却器内冷却液体积流量等对主机室温度的影响规律,得到最佳温控调节方案,提出超重力离心模拟与试验装置（CHIEF）离心机室温控方案. 缩比模拟试验结果可为原型机的设计提供设计参考.     

标准κ-ε模型与RSM模型在离心泵三维模拟中的比较

基于FLUENT数值模拟技术,对IS80-65-160离心泵内部流场流动情况进行分析研究.采用三维非结构四面体网格对模型进行离散处理,分别采用标准κ-ε模型与RSM湍流模型及SIMPLEC算法,对设计工况和多种非设计工况进行了整机定常计算,以考察标准κ-ε模型与RSM模型对离心泵内流场模拟计算的适用性.在处理叶轮与蜗壳间动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题时,采用"冻结转子法".最终在数值模拟的基础上,通过计算得到基于这两种模型的扬程、轴功率、效率曲线,并将其与试验曲线进行对比.研究表明:两种模型都能较好的模拟离心泵内部复杂的内部流动,但基于标准κ-ε模型的计算曲线与性能试验曲线更为接近,且耗用的计算时间比RSM模型更少.     

动水条件下土层液氮冻结模型试验的研究

根据相似理论，首次建立了模拟大流水条件下土层液氮冻结的试验系统。本文详细介绍了试验系统的设计、并对冻结试验规律进行了分析和研究。     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对核矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析,指出了在设计和施工中存在的不足,提出了需进一步研究的问题。