复杂排沙廊道泄流能力分析研究

排沙廊道是水电站设计中常见的一种建筑物,在工程设计中对于一些形态弯曲、结构及流态复杂的排沙廊道,目前能有效测算其泄流能力的计算公式并不多见。以南盘江大桥水电站为例,基于水电站首部枢纽水力学模型试验资料成果,以能量方程为基础,从单位流量所产生的阻力损失进行分析,建立了本工程复杂廊道泄流能力计算公式,计算成果同模型试验成果相吻合,可供类似工程设计参考,也为类似复杂建筑物泄流能力分析提供了研究思路。     

深部动压巷道非对称变形力学机制及控制对策

为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结果表明:巷道变形破坏受围岩岩性、构造应力、采动应力、重力、地质构造等多种因素影响,其变形力学机制确定为IABIIABDIIIABC型;采动应力造成巷道围岩应力场的大小和方向发生了改变,是巷道产生非对称变形的主要因素。通过选取针对性的控制对策将复合型变形力学机制转化为单一型,提出了"锚网索喷+底角锚杆+全断面注浆+反底拱"非对称耦合控制对策,并在现场进行了应用。相似模拟和现场监测结果显示:该控制对策有效控制了围岩非对称变形,现场应用效果良好。     

爆生气体对邻近硐室背爆侧预制裂纹影响机理

采用动态焦散线实验方法,研究爆炸荷载作用下邻近硐室背爆侧裂纹扩展规律时发现,伴随爆生气体释放出现的弧线型应力集中区是爆生气体引起的主应力差峰值位置,与背爆侧裂纹的扩展有较大的关联。实验研究表明:炸药爆炸后,产生的应力波首先作用于硐室背爆侧裂纹,随后爆生气体产生的准静态应力作用于裂纹,对裂纹的扩展起主要作用,而卸载波主要作用于裂纹扩展后期,使裂纹出现翘曲现象。当弧线型应力集中区接近扩展中的裂纹时,裂纹扩展速度达到峰值,约等于弧线型应力集中区的移动速度,之后,裂纹尖端与弧线型应力集中区的相对距离基本不变,当该应力集中区越过裂纹尖端,裂纹扩展速度逐渐减小,最终止裂。裂纹尖端动态应力强度因子与裂纹扩展速度具有相似的变化规律,峰值动态应力强度因子出现在弧线型应力集中区越过裂纹尖端之前。基于该发现进行的研究证实了爆生气体对邻近巷道裂纹扩展的主导作用,深化了爆炸荷载对邻近巷道影响机理的研究。     

地下煤火土壤典型重金属分布特征

通过采集乌鲁木齐大泉湖火区土壤样及实验室测定,研究了火区土壤理化性质与重金属Hg,As,Cu,Pb,Cr,Zn,Ni空间分布特征。结果表明:温度正常区土壤温度随采样深度增加的幅度较温度异常区小;温度正常、温度异常区土壤有机质含量随深度的增加均减少,温度正常区I,II,III,IV层土壤有机质含量大于温度异常区相应土层有机质含量;温度异常区土壤层I重金属Cu,Pb,Cr,Zn,Ni含量均小于温度正常区土壤层I相应重金属含量,II层则有增加的趋势并大于温度正常区相应土层重金属含量;温度正常区、温度异常区土壤Hg,As,Cu,Ni重金属含量随深度变化幅度及波动幅度较小,而温度异常区土壤Pb,Cr,Zn重金属含量随深度变化波动幅度较温度正常区大;火区热效应、地形、土壤及气象因子是影响土壤重金属分布的主要原因。土壤典型重金属砷形态分析表明:残留态砷含量最高,水溶态砷含量最低;水溶态砷在火区取样区域内I,II,III,IV土壤层区域富集特征与各层土壤碳酸钙富集特征趋于一致;温度正常区土壤残留态砷、铁形砷含量随深度变化的趋势与土壤碳酸钙含量随深度变化趋势一致;温度异常区残留态砷含量随深度增加波动趋势与土壤有机质含量波动趋势有较强关联性;温度正常区、温度异常区均值水溶态砷含量基本稳定,表明其与温度、土壤特性等无明显相关性。     

多夹层盐穴储气库群间矿柱稳定性研究

以某拟建多夹层盐穴储气库为工程背景,利用FLAC^3D建立了拟建盐穴储气库有限元计算模型,讨论了矿柱宽度、内压、埋深、蠕变时间和相邻盐穴内压差等参数对盐穴储气库间矿柱受力和变形影响规律,分析了在注采气时间同步和不同步工况下矿柱的稳定性。计算结果表明：矿柱中的应力随着埋深和相邻盐穴压差的增加而增加,随着矿柱宽度、内压和蠕变时间的增加而降低,但内压影响不显著;蠕变使得矿柱中应力逐渐变均匀,5 a以后影响不显著;内压差在蠕变过程中使得矿柱的蠕变位移大幅增加;注采气时间不同步模式对矿柱稳定不利,尤其当矿柱宽度较小时更为显著。建议盐穴储气库间矿柱宽度取2~3倍盐穴直径,相邻盐穴间矿柱宽度较小时,尽量不采用注采气时间不同步模式运行。     

圆柱形长杆超高速正碰撞薄板结构破碎效应

超高速碰撞多层板结构破碎效应研究对空间碎片防护及动能武器毁伤效应研究有着重要意义。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对超高速碰撞碎片云的形成过程进行了数值模拟,某典型时刻一次及二次碎片云形貌的数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了计算方法和模型参数的正确性。在此基础上采用数值模拟方法,对钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)及LY12铝三种材料的圆柱形弹体超高速碰撞薄板的破碎规律进行了研究,基于量纲分析方法得出了弹体破碎长度随弹靶材料特性、弹靶尺寸及初始撞击速度变化的关系式。并研究了钨合金及RHA两种材料的长杆弹对八层RHA板结构的超高速碰撞效应。     

具有水文环境约束的内河集装箱码头泊位分配模型研究

潮汐等水文现象对内河集装箱码头的运作产生重大影响,并衍生出优化码头资源配置和调度的科学问题,而现有成果多针对海港码头。本研究从模型分析角度,考察我国受地理和水文环境变化约束情况下的内河集装箱码头泊位分配问题。通过改进模型,探讨远洋货轮泊位和驳船泊位的内河码头的整合靠泊方案。研究表明,当附加服务时间少于10%,整合方案可以优化码头整体效率,但跨区服务不适用于区间隔距离过长或码头岸吊被相对固定的内河码头。     

采煤工作面顺煤层透视的电法探测方法

为了解决采煤工作面煤层屏蔽或吸收高频电磁波不能有效透视较宽工作面的难题,提供了一种采煤工作面顺煤层透视的直流电法探测方法（简称层透视法）。通过研究直流电法AB-MN装置在工作面两巷道透视的探测方法原理,使用地电成像方法计算出工作面内部视电阻率的分布规律,由此探测工作面煤层内部的电性变化。其特点：透视距离较大,工作条件要求较低,对煤层电阻率有“放大”作用,属于非破坏性探测方法。应用证明：本方法适用于探测采煤工作面内部煤层变薄或缺失带、含水断层、高水压导水突水灾害性地质构造等,可为煤矿安全生产提供比较可靠的地质资料。     

滑坡渐进破坏运动过程的颗粒流仿真模拟

采用颗粒流离散元模拟滑坡的变形破坏全过程,不需要假定滑动面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱面发生剪切破坏。白河滑坡是受强降雨影响诱发的上部顺层、下部微切层的大型古基岩滑坡,滑坡的发生是其独特内外因共同作用的结果。据现场调查资料,总结了滑坡的成因与形成机制。运用基于离散元法的颗粒流（PFC）程序,引入平行粘结模型,通过数值模拟,确定滑带土细观参数与宏观力学性质的关系;据此建立滑坡模型;然后,运用颗粒流离散元法对滑坡运动渐进全过程进行数值模拟,对滑坡不同关键部位进行位移、孔隙率变化及应变监测,阐明其渐进发展过程,明确其时空演化规律。模拟结果表明：上部的土体沿基岩面先出现开裂,导致中部滑体产生剪胀,对下部古滑体产生推挤作用,导致新老崩积堆积区及白河中学食堂地区的失稳,形成整体滑动。通过对白河滑坡发生→发展→破坏的动态演化模拟,可为工程决策提供理论依据。     

渤海湾渤中C地区分流河道砂体油气富集规律及滚动开发实践

浅水三角洲分流河道砂体是渤海湾渤中C地区最具含油潜力的砂体类型,也是该区后期滚动挖潜的主要对象。以区域晚期成藏理论为指导,结合探井、开发井揭示的油气分布特征,以统计学为手段,弄清分流河道砂体的油气富集规律,对已开发或未开发分流河道砂体的潜力进行定量化分析,为滚动开发实践提供依据。结果表明:该区含油分流河道砂体平面上主要分布在渤中C地区主控断层平面距离5 km以内的区域,纵向上主要集中在海拔—1 780~—1 650 m之间;油气的富集程度平面上受控于构造背景和断砂的接触关系,位于面积大的圈闭内并与断层高角度接触的分流河道砂体油气相对富集,纵向上受控于各层位基准面旋回差异及分流河道砂体规模的大小,发育于基准面上升半旋回中晚期且在单一区块内面积小于5 km²的分流河道砂体往往具有较高的面积充满度。实践证实,该成果较好指导了该区的滚动开发实践,有助于油田的高效开发评价,对类似区块的勘探及滚动开发评价具有重要的指导意义。