破碎围岩巷道支护技术研究及工程应用

以平煤六矿新建斜井巷道穿越采空区为工程背景,采用数值计算分析、现场监测等方法研究了采空区覆岩破断及其矿压显现特征。针对斜井穿越采空区段围岩破碎的特点,提出了金属网+全断面U型钢+反底拱连锁梁+浇筑混凝土+壁后注浆的支护方案,其通过"双壳支护"形成的内外承载结构能在很大程度上提高采空区破碎岩体的整体性。现场监测表明:斜井穿越采空区段巷道两帮的移近量为26 mm,顶底板移近量为47 mm,达到了有效控制巷道围岩变形的目的。     

隧道含软弱夹层围岩分级及稳定性影响研究

结合国内外相关文献研究,提出软弱夹层的分类指标,利用数值模拟方法分析各分类指标对围岩稳定性的影响,将软弱夹层围岩按照受影响程度分为A～D 4个等级,并依托某高铁隧道的施工验证了该分级方法的实用性和可靠性。     

铁路隧道围岩分级细化研究及应用

对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ各级的软弱围岩,沿用相关规范计算所得的隧道围岩荷载,因级别不同,其荷载量值的差异往往过大。在现行公路隧道岩质围岩亚级分级方法的基础上,建立了新的围岩亚级分级与铁路隧道所采用的弹性纵波速度细化之间的关系,从而避免了铁路隧道不同围岩分级时其弹性纵波速度交叉重叠的现象。对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级岩质围岩,在本项研究中,对铁路隧道按照围岩弹性纵波速度Vp作了更进一步细化,并用以作为围岩初期支护设计压力的计算,避免相邻分级之间其计算荷载值差值过大造成的困难。结合青岛市地铁隧道工程,采用综合模糊判别方法对施工阶段围岩进行动态细化判定和调整,使隧道设计施工更为安全有据、经济合理。     

基于围岩动态分级的隧道底部支护优化与稳定性研究

在对以往隧道工程进行调研的基础上,确定合适的围岩动态分级方法后,采用围岩分级后的岩石力学参数在承赤高速进行现场试验与监测得出平底隧道支护符合稳定要求.并根据霍克布朗准则,通过FLAC3D有限差分软件对比不同隧道底部模型的拱顶沉降、拱底隆起和二衬应力得出:Ⅳ1级围岩下隧道两个模型的竖向位移变形值相差不超1 mm,平底隧道...     

三软煤层巷道支护方式及围岩控制效果分析

在分析三软煤层极不稳定煤巷矿压特点基础上，研制了适应两帮大变形的可缩性工字钢支架、适应两帮及顶底严重变形特别是底鼓的U29可缩性环形支架，设计了锚架注联合支护的参数与工艺，并在同一采区先后进行了工业性试验．采用数值模拟方法研究了三软条件下锚梁网索支护不同参数选取、不同布置形式对围岩变形的控制效果，优选了支护参数并进行了现场试验，比较试验结果，表明极不稳定煤巷围岩变形主要特点是强烈和持久的两帮移近及底鼓，锚梁网索支护是控制围岩大变形的有效方法，其技术关键是提高锚杆初锚力、布置底角锚杆及顶角锚索．     

软弱破碎围岩隧道大变形施工力学行为及支护对策研究

围岩大变形是一种常见的、危害极大的施工地质灾害,为了减弱乃至消除此类灾害对工程的影响,首先,基于工程地质条件和地应力测试结果分析,揭示了典型地段软岩挤压大变形的成因;其次,采用有限差分程序研究了软岩段施工过程中围岩的受力和变形特征,分析了支护结构对围岩稳定性的影响,考虑支护有效抑制了围岩变形,将开挖造成围岩变形的影响范围由2倍洞径减至1倍洞径,较好地稳固了掌子面的挤压变形;最后,根据考虑支护的施工过程模拟结果分析,提出了该段软岩大变形控制措施及其变形过大造成侵限的具体处理对策,经开挖后监测数据验证,措施有效,确保了软弱破碎围岩隧道的顺利施工,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

高应力破碎顶板煤巷围岩破坏机制及复合支护设计

随着煤矿开采深度的不断增加,深部地质力学环境变得更为复杂,地应力越来越大,给煤矿巷道支护和开采带来很大困难.运用数值模拟试验和现场工业性试验,对深井复合高应力破碎顶板软岩巷道的支护问题进行了研究,提出对该类型巷道采用以锚网索槽钢为主的复合支护形式.实践证明,以锚网索槽钢为主的复合支护形式,必要时进行注浆加固,能有效控制巷道围岩变形,保证巷道的安全使用.     

集中应力影响下破碎围岩巷道支护技术研究与应用

新柳煤矿受井田范围内小窑越层越界开采影响,且随着矿井开采深度不断延伸,在回采下层煤过程中,造成回采巷道围岩松散破碎、自稳性差、矿压大且来压迅速。针对复杂的地质条件,该矿在回采巷道掘进过程中最终采用锚杆、锚索、W钢带、网＋25#U型钢棚联合支护形式,有效控制了巷道的强烈变形,提高了掘进速度和降低了后期维护成本,取得了良好的支护效果。     

深井巷道控制围岩最小变形时空耦合一体化支护

采用现场实测、数值模拟等综合研究方法对深井巷道围岩变形、应力及破坏规律进行了深入研究,揭示了深井巷道时空演化失稳机理,阐明了允许巷道一定变形的支护方法用于深井巷道时围岩破坏失稳的力学本质.提出了深井巷道控制围岩最小变形支护原理,并研发了深井巷道围岩稳定性控制的时空耦合一体化支护技术.其核心是突出不同时间、巷道不同部位,强调实施不同强度一体化主动支护,实现巷道支护在时间及空间上的最佳耦合,及时地尽可能把巷道围岩变形控制在最小范围内.     

膨胀性土质隧道围岩级别划分与支护对策研究

采用统计分析结合室内试验的方法,对山西某膨胀性土质隧道的工程地质性质进行了测试分析,系统研究了隧道出口端膨胀性土质的物理力学特性,提出了具有实用参考价值的铁路土质隧道围岩级别划分的亚级细化标准,并结合地质雷达图谱提供的相关参数数据,综合室内实验土体物理力学参数,对该膨胀性土质隧道的围岩分级进行了亚级细化,从而调整了该隧道的支护参数,改良了出口端的整体支护。研究结果对膨胀性土质的特性进行了合理评价,为隧道开挖方案的确定和支护参数的优化提供了理论依据,对今后膨胀性土质隧道的安全施工具有极其重要的实践价值和理论意义。     

基于DE-BP模型隧道围岩的动态分级

针对隧道施工期间的围岩分级问题,根据地质超前预报获得围岩分级指标,提出了基于DE-BP模型的隧道围岩分级方法,并结合VTK技术、三维地质建模方法及数据库技术编写隧道围岩分级软件,将此方法应用于板石隧道的围岩分级中,进行围岩等级可视化显示与施工方案的调整.结果表明:DE-BP模型的均方差明显小于BP神经网络,分级精度显著提高;DE-BP模型围岩分级结果与勘查设计等级基本相同,验证了该模型的合理性,更加适用于隧道围岩动态分级.     

基于各向异性本构模型的隧道支护控制

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.     

智能无模型梯度优化控制方法及其应用

针对海上石油平台能耗高、效率较低且平台注采系统建模难度大的问题, 提出了一种智能无模型梯度在线效率优化控制方法.该算法基于智能专家思想设计, 首先随机改变采油泵产量并实时计算油井效率, 根据其实时效率变化方向, 确定实现效率寻优的产量调节方向, 最终使实时生产效率接近最优工作点.实验结果表明:该优化方法能搜索并使系统控制稳定在最高效率点附近, 有效解决海洋石油平台运行效率低的问题.在一定程度上该优化方法可实现效率最优、产量最大化的双重优化控制目标, 具有较好的实际工程应用和推广价值.     

寻求零件相似度的优化模型及梯度遗传算法

零件相似度的高效、精确的计算对于汽车的制造工艺有重要的实际意义.本文利用离散化的方法将零件相似性的问题转变为求相似度最大的非线性优化问题,然后通过构造拉格朗日函数将有约束优化转化为无约束优化问题,并结合梯度遗传算法对优化模型进行求解.最后,通过一些实例验证,说明该算法计算相对比较简单,收敛效果好.     

改进模型预测控制的农机轨迹跟踪算法研究

针对无人驾驶农机进行轨迹跟踪时精度与稳定性较差的问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪方法。首先,建立农机车辆的运动学模型,利用粒子滤波对农机状态量进行估计来提高农机的定位精度;其次,在设计MPC控制器时引入了梯度投影算法,该算法相比于传统有效集算法减少了迭代步数,具有更快的收敛速度,提高了农机进行跟踪控制时的计算效率;最后,在淄博市某无人农场进行了农机轨迹跟踪试验。结果表明：该方法可以实现良好的跟踪控制精度,符合精准农业的作业要求。     

纳米硅水泥土弹塑性本构模型研究

在试验的基础上,以塑性理论为指导,假定偏平面上纳米硅水泥土的拉压力屈服点以椭圆线相连,建立了纳米硅水泥土的屈服准则;采用相关联的流动法则,假定塑性功硬化规则,推导出纳米硅水泥土材料的弹塑性本构关系;用推导出的公式可以计算出纳米硅水泥土的多轴强度理论值.结果表明,在不同静水压力下,纳米硅水泥土的包络线可区分为直线型和抛物线型;直线型偏平面在不同静水压力下,包络线以相似的形状向外扩张;而抛物线型偏平面由椭圆形向圆形过渡,曲线在各应力主轴上的迹点变得越来越光滑.同时给出了弹塑性本构方程中硬化模量的一般形式,结合试验资料,可方便地求出硬化模量,从而计算出纳米硅水泥土在不同应力水平下的应变值.     

三剪统一弹塑性本构模型及ANSYS二次开发

针对传统方法在求解岩土工程问题中,只能得出理论解的不足。基于三剪统一屈服准则,推导了三剪统一弹塑性本构关系并编写了相应的ANSYS二次开发子程序,以用于实际工程。通过对静水压力下圆形隧洞进行应力数值计算,结果表明所得数值解与解析解相吻合,从而证明了模型推导及二次开发编程的正确性,并将该程序用于实际边坡稳定的计算中,得出了该边坡问题的数值解。算例表明:中间主应力系数增大,滑体稳定系数也增大,但变幅不大。更多还原     

UPFC潮流控制模型及控制特性研究

为定量评估统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制能力及其对电力系统潮流分布的优化作用,提出了UPFC的潮流控制模型与潮流控制特性。研究了UPFC的主电路拓扑结构、潮流控制原理及外部功能特性,做出了UPFC的简化等效电路;采用设置功率注入附加节点的方法,提升了潮流计算的收敛性,并便于将电路模型植入潮流计算软件;分析了电路拓扑中输入、输出量的关系,完成了对UPFC潮流控制功能的稳态建模。分别研究和定义了线路潮流均衡度和系统潮流均衡度两个指标,为评估UPFC的潮流控制能力和控制效果、研究UPFC对系统潮流的优化作用提出了量化的指标依据。基于算例,计算了系统在不同运行方式下、投入UPFC前后,线路的过载情况、潮流分布均衡度指标,UPFC的响应特性、控制效果和对电力系统潮流的优化作用。算例分析结果验证了UPFC潮流控制模型的准确性和潮流优化控制功能的有效性。     

复杂条件下巷道围岩破坏机理及支护方案研究

从许厂煤矿复杂的地质构造入手,分析了复杂地质构造所引起的高应力特征,并结合围岩物理力学特性对巷道围岩变形破坏特点及破坏机理进行了分析,提出了复杂地质构造及高应力条件下软岩巷道的安全支护技术措施.该结果对同类型工程的设计与施工具有重要的参考价值.