地下洞库围岩外加固抗炸弹侵彻性能研究

 通过相似模型试验研究交叉锚索对均质、层状和块状3种典型岩体加固前后的抗炸弹侵彻能力,试验结果表明,介质类型(均质、层状、块状)对侵彻深度影响不大,岩体质量越好,抗侵彻能力的提高量越小,在弹体动能相同的条件下,均质模拟岩体的侵彻深度最大,层状模拟岩体侵彻深度最小;分析弹体在加固模拟岩体与未加固模拟岩体内侵彻深度相差不大的根本原因,指出提高模拟岩体抗炸弹侵彻能力的首要条件是提高模拟岩体材料的抗压能力,在模拟岩体内配置的锚索含筋率较小时,虽然能够提高模拟岩体材料的抗拉强度,但对模拟岩体的抗炸弹侵彻能力没有明显改善;利用LS-DYNA软件对模型试验结果进行模拟计算,表明锚索角度和间距变化对加固岩体抗炸弹侵彻深度影响不大。尽管交叉锚索对模拟岩体的抗炸弹侵彻能力提高不大,但岩体材料的抗拉、抗剪能力的显著提高可明显减小洞库的变形,有利于洞库的稳定。     

围岩外加固抗爆炸成坑试验研究

为进一步提升洞库围岩的抗爆炸性能,采用相似模型试验方法对采用交叉锚索进行加固的均质、层状和块状围岩进行2组爆炸成坑试验,并对比分析加固前后围岩模型的宏观破坏形态、隆起形态、裂缝形态及爆坑尺寸。研究结果表明:(1)交叉锚索对岩体提供了较大的抗拉、抗剪能力,从而对岩体抗爆炸成坑具有较强的加固作用;(2)岩体特征对成坑试件破坏程度有较大影响;(3)从有加固的试件表面隆起高度上看,均质和层状岩体试件的都较小,块状岩体试件的较大;(4)岩体特征不同,试件表面的裂缝形态不同;(5)有加固试件的爆坑平面尺寸均质岩体试件的最小,块状的较大,层状的最大。研究结果可为地下防护工程设计和坑道围岩加固提供参考。     

大跨度地下洞库爆炸荷载下破坏形态试验研究

为分析不同药量的钻地武器爆炸对大跨度地下洞库产生的破坏效应,采用模型试验的方法对大跨度地下洞库的抗爆性能进行了分析研究,获得了不同爆炸荷载作用下洞库周边及衬砌的压力、加速度和位移的分布规律,并对比分析了围岩及洞室的整体破坏情况。试验结果表明:随着爆炸药量的增加,测点压力、加速度和位移的峰值基本均呈增大趋势,且相同测点位移峰值增大最明显;当爆炸药量增大时,先在洞室拱顶出现影响结构安全的纵向裂缝,且随着爆炸药量的继续增加,地下洞室裂缝的部位和数量逐渐增多、宽度逐渐加大,洞室衬砌甚至出现掉落现象;洞室拱顶围岩自两侧拱脚至爆心均出现了“八”字形的裂缝,且随着爆炸药量的增加,裂缝的宽度逐渐加大,甚至出现了拱顶围岩整体塌落的现象。其论文研究成果可为大跨度地下防护工程的抗力评估提供参考。     

海岛地下水封洞库围岩稳定性及水封可靠性研究

为提高我国的石油储备量及海岛资源利用率,在海岛环境建造地下水封油库成为了一种新的思路。海岛环境相比于内陆具有更好的水力条件,且可作为港口,便于油品运输。以某海岛地下水封油库为依托,基于流固耦合理论,采用有限元数值模拟方法对海岛环境建造地下水封洞库的围岩稳定性和水封可靠性进行研究。结果表明:在海岛环境建造地下水封洞库围岩的应力和位移均较小,可以满足围岩稳定性要求;在不设置水幕系统情况下,开挖地下洞库会在洞库上方形成明显的降落漏斗,部分洞库顶部甚至发生疏干现象,无法满足水封可靠性要求;在设置水幕系统后,地下洞库上方可形成较大厚度的地下水覆盖层,可以满足水封可靠性要求。该成果对在海岛环境下建造地下水封洞库的研究具有借鉴意义。     

黄岛地下水封洞库库区三维裂隙网络模拟

 低渗透性的裂隙岩体是地下水封石油洞库建库的最佳选址区,裂隙网络模拟技术是研究离散裂隙渗流的有效手段。以黄岛地下水封洞库库区渗透性研究为出发点,在地表裂隙调查与钻孔裂隙统计的基础上,运用离散裂隙模拟软件DFN对洞库区进行三维裂隙网络模拟,得出模拟区导水系数分布图以及ZK13钻孔连通性分布图,通过将模拟结果与野外试验结果对比,认为模拟结果合理可信。实例分析表明,模拟结果能较为深刻地揭示裂隙水渗流的本质,可为后续的洞库水封效果及涌水量评价提供参考。     

地下洞库群风仓式施工通风仿真模拟计算研究

本文依托某大型复杂地下储气洞库群修建中采用竖井+风仓+风管的通风模式,为满足工程施工通风的需要,研究不同风仓尺寸和风机布置形式对轴流风机效率的影响,建立了17组风仓GAMBIT有限元数值模型,通过FLUENT软件进行模拟计算,得到了轴流风机效率最大时的风仓尺寸和风机布设形式。计算结果表明,在风仓高度固定为9 m的条件下,风仓长度取30 m、宽度取10 m时,风仓内旋流数目最少,风仓两侧的风机效率最高,因此,可确定风仓的最佳尺寸;另外,在此基础上风仓中间不设置隔板,风仓每侧风机分列布置且风机间横向和竖向间距都为2 m且风机间不设置隔板,可得到最佳轴流风机效率。     

地下油料洞库油气爆炸的数值模拟研究

地下储油库是典型的受限空间结构.一旦发生油气爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受到众多因素的影响.通过数值模拟的方法研究了在地下油料洞库中油气混合物由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了地下油库油气爆炸过程的基本参数,揭示了爆炸过程中油气浓度、湍流对燃烧与压力波发展影响的规律.研究结果对地下受限空间油气爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都具有参考价值.     

基于Citespace的我国地下水封洞库发展态势分析

随着我国经济的快速发展,石油消费需求激增以及国家战略储备需要,地下水封洞库的建设越来越受到国家的重视。基于CNKI中国期刊全文数据库和Citespace分析软件梳理分析了该领域发展态势和研究热点,结果表明：该领域经过四十多年的发展,我国地下水封洞库经历了初步探索阶段、发展成长阶段,正处于快速增长时期;研究作者众多且合作关系密切,已形成较紧密的合作体系;研究机构以院校、勘察设计单位和企业为主,但机构间合作较少。目前,地下水封洞库关键技术研究热点以数值模拟渗流场分布、涌水量预测、水封效果和围岩稳定评价为主。     

大型地下综合体抗浮设计方法研究

某地下综合体结构所处位置地下水位较高,抗浮问题是设计人员首先要解决的问题。论文利用数值方法并结合一定的理论分析,对该结构的整体抗浮及其抗拔桩的受力规律进行了研究。研究认为：该地下综合体整体抗浮安全系数为1.13,采用抗拔桩结合结构自重抗浮的方案能够满足结构的整体抗浮要求;各层抗拔桩受力差别较大,最大受力达到了5910 kN,最小受力则为58 kN,设计时没有考虑各桩的受力差异,造成了一定的浪费。论文通过计算发现,若根据抗拔桩受力情况来设计桩长,可以使桩的用量比原设计有一定幅度的减小,其中第一层可减少73.8%,第二层可减少42.8%,第三层可减少30.3%,第四层可减少26.3%。     

锚固洞室抗爆模型试验锚索预应力变化特性研究

采用抗爆模型试验的方法,进行预应力锚索对洞室的抗爆加固效应的模型试验研究,探讨试验中爆炸引起的锚索预应力变化特点,得出不同锚索加固洞室的预应力变化特性和一些规律性的认识。对试验内容进行相应的动力数值计算,从而证明试验结果的可靠性,并提出合理的锚固工程抗爆加固设计建议。     

琅琊山抽水蓄能电站地下厂房洞室支护研究

支护设计对大型地下厂房洞室的围岩稳定非常重要,如何使支护参数经济、合理和有效,是工程界一直研究的问题。介绍了琅琊山抽水蓄能电站地下厂房洞室支护方案的确定过程,并在其开挖过程中,进行了信息化支护设计的尝试,通过综合分析实际地质条件、监测资料、施工水平以及跟踪开挖的反分析计算成果,及时调整支护参数,科学地指导现场施工,消除安全隐患,为类似工程设计提供参考思路。     

爆炸波作用下预应力锚索受力特征研究

研究爆炸波作用下不同预应力锚索类型的受力特征对提高锚固洞室抗爆性能有着重要的意义。通过模型试验和数值分析,研究了在集中装药产生的爆炸波作用下两种类型预应力锚索的索端张力变化特征和锚索锚固段轴应变变化波形,探讨了两种锚索类型的预应力变化特征和规律,并得出几点有意义的结论。采用显式动力分析程序得出的计算结果与试验数据的吻合性较好,进一步证实了模型参数和建模的有效性和正确性。     

自由式锚索和全长粘结式锚索加固效果比较模型试验研究

通过进行洞室模型试验和岩体结构面抗剪强度模型试验,研究了工程中广泛采用的2种典型锚索——自由式锚索和全长粘结式锚索的不同加固效果。从洞室的开洞位移、破坏荷载、荷载位移曲线特征、洞周应变分布特征及洞室的宏观破坏过程等方面,比较和分析了2种锚索对洞室所产生的不同加固效应特征。通过对含有结构面和不含结构面锚固体试件进行抗剪强度试验,比较了2种锚索对岩体结构面的不同加固效果。给出了锚固体试件峰值抗剪强度比较结果和剪切过程中2种锚索的张力变化特征,即全长粘结式锚索的张力基本不变化,自由式锚索的张力随剪切位移的增加而增大。在综合比较2种锚索加固效果的基础上,对锚固工程设计提出了建议。     

边坡预应力锚索加固的数值模拟方法研究

预应力锚索是治理高边坡稳定性的极为有效的方法。然而在边坡稳定性有限元分析中,往往会发现预应力锚索加固效果并不如实际情况下有效。造成这一现象是由于现有的预应力锚索的模拟方法没有很好地反映出锚索的工作机制,预应力锚索对于岩体不仅有应力贡献还具有刚度贡献,而且两者的发挥时机是不同的。通过评述现有各种预应力锚固模拟方法,分析对比了各方法的优缺点,介绍了在近年几十个边坡工程咨询工作中逐步完善起来的预应力锚固模拟的一系列改进措施,并提出了一套能够对锚索张拉、锁定、回灌等工序进行全过程仿真的新型锚索单元及其相应模拟新方法。最后结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡实例,给出了原有方法与改进方法之间对比例证。     

预应力锚索框格梁体系加固破碎岩质边坡合理间距研究

以金丽温高速公路K81边坡为例，建立分析计算的力学模型，根据现场试验数据，通过数值模拟的方法，研究预应力锚索张拉在破碎岩质边坡坡面的压缩变形和附加应力规律，并以此为依据探讨了预应力锚索合理间距的问题。研究结果表明：对于破碎岩质边坡锚固工程，考虑到边坡岩体变形模量小，应采用小张拉力的预应力锚索，以500-750kN张拉力为宜；为减少相邻锚索张拉的影响，锚索间距不应太小；为避免锚索之间出现应力跌落，锚索间距也不能过大，以4～6m为宜。     

破碎岩质边坡预应力锚固机制数值模拟研究

以金华-丽水-温州高速公路破碎岩质边坡预应力锚固工程为例，对破碎岩质边坡的预应力锚固机制开展系统的数值模拟分析。首先，依据现场实测预应力锚索张拉吨位与岩体变形的关系曲线，通过数值反分析，确定边坡岩体的力学参数，建立岩体力学计算分析模型。结合现场监测数据和室内试验研究成果，重点分析锚索预应力的扩散方式，探讨岩体质量、锚索张拉吨位以及外锚固结构对加固坡体应力和变形分布的影响规律，揭示预应力锚索体系的应力传递规律和坡体变形响应规律，从力学机制上揭示预应力锚索加固该类破碎岩质边坡的机制。     

爆炸法密实饱和砂的模型试验研究

迄今爆炸密实法应用于地基处理已有70多年的历史，尽管爆炸法处理地基以其快速、经济、简单、处理深度深的特点为人们所认可和推崇，但由于设计方法和理论的不完善，这一方法没有得到广泛的应用。装药重量、装药形式、装药的深度是爆炸法密实饱和砂地基设计中比较敏感的设计参数。为研究上述参数对加固密实效果的影响，进行了以雷管作为爆炸密实动力源，单孔装药的模型试验。共进行了6组试验，其中2组为集中装药形式，其他4组为分层间隔装药的形式。通过量测孔隙水压力的增长和消散、地表沉降和静力触探值的变化，分析得出分层间隔装药形式更有利于地基加固处理的效果，且分层间隔装药时，药包布设使得爆炸向土体释放的能量分布越均匀，加固处理的效果就越好，但对能量的分布均匀仅是定性的评价，尚无定量的指标进行评价。