大型地下洞室群施工期结构安全与进度耦合实时仿真

大型地下洞室群施工安全与进度受突发不良地质状况影响较大,实时确定不良地质对施工结构安全与进度的综合影响具有重要工程意义.通过建立实际施工状态“集合”与3维全尺度数值模型模拟状态“集合”之间的实时动态映射关系,以数值模拟技术为主要手段,结合并行计算方法,实现对地下洞室群施工过程的结构安全与进度耦合实时仿真.将突发不良地质状况映射到数值模型上,根据实时仿真结果对不良地质段施工的结构安全性进行预测评估,对不满足安全要求的施工状态提出相应的处理措施,并对处理效果进行实时仿真预测,将确定的处理措施以施工参数的形式反馈给施工进度控制系统,实时评价处理措施对总体施工进度的影响.最后基于Python+VB.net混合编程技术开发了大型地下洞室群施工期结构安全与进度耦合实时仿真系统,该系统实现了地下工程安全施工与进度控制的现场办公一体化,为地下工程现场施工的安全与进度控制提供了技术支持.     

基于重力坝三维设计的CAD动态交互系统开发

为了在可研阶段合理、快速地制定重力坝设计方案,减少设计周期和成本,采用极限状态设计的方法,利用VB 6.0可视化编程工具开发出了一套能够与CAD动态交互的重力坝三维设计系统。该系统通过对Auto-CAD的二次开发实现了重力坝的三维参数化建模,并对所建三维模型进行结构计算,将设计与计算紧密结合,通过动态交互简化了大量复杂数据的计算,达到精确、快速完成断面设计的目的。经实践检验证明,该系统大大提高了断面设计效率,实用性强,对可研阶段的方案比选具有重大意义。     

基于XFEM的强震区砼重力坝开裂与配筋抗震措施研究

已有震害表明,混凝土坝遭遇强烈地震将不可避免地产生开裂。扩展有限元法（XFEM）通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于扩展有限元模型,采用合理的地震波动模型对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了分析;针对大坝破坏情况,应用嵌入式滑移模型模拟了混凝土重力坝配筋前后的地震响应和破坏状况,据此评价局部配筋的抗震效果。研究表明,局部配置抗震钢筋虽无法防止裂缝的发生,但可有效限制坝体裂缝的开裂扩展范围及深度,减少裂缝的开度,有效改善坝体的抗震性能。     

HLX5型液压凿岩机的技术改造及应用

为提高进口凿岩台车在井下生产过程中的凿岩效率,降低材料及备件消耗,针对液压凿岩机凿岩过程中存在的前端盖松动凸丝、旋转压力无法测试、冲击活塞拉伤及凿岩机不冲击等现象,采取了以下改进措施:在凿岩机端盖上设置螺栓固定孔,安装固定螺栓改善紧固状况,起到了放松作用;对旧无轨设备传动轴进行改造,满足旋转压力测试要求,且能够快速判断凿岩机液压系统故障,提高维修效率;在冲击活塞上改造原有平衡槽、圆柱面上设置对称油槽,使其准确可靠完成冲击循环,满足凿岩需要。通过对凿岩机进行技术改造,使设备完好率、利用率和生产效率显著提高,故障率降低,为井下生产创造了良好的条件。     

基于爆破卸压地应力快速释放的强岩爆防治方法与效果评价研究

深埋隧洞强岩爆灾害是制约工程开挖施工安全和高效实施的难题,科学爆破开挖设计已成为有效控制强岩爆灾害的重要技术手段。针对锦屏二级引水隧洞工程随隧洞埋深增加、地应力增大所频现的强岩爆灾害的防控问题,对爆破卸压方法的强岩爆防治效果开展了数值仿真设计与现场试验研究。围岩内双排倾斜辐射孔和掌子面垂直超前孔两种爆破卸压方法的数值论证结果表明:前者可在左侧边墙爆破孔及拱顶中部附近、右侧拱腰下部和拱肩爆破孔附近形成了应力松弛区,应力集中部位从轮廓线附近转移到距轮廓线约5.0 m的围岩深部,后者通过爆破卸压作用在掌子面前方产生一定延伸范围的松弛区,可有效释放掌子面处的集中应力。进一步基于拉森斯岩爆判别法对比两方案的岩爆防治效果表明原来可能发生强烈岩爆的部位,采用爆破卸压释放应力后岩爆烈度等级均降低为弱岩爆,掌子面发生岩爆的可能性也显著降低。现场试验验证研究进一步论证了基于爆破卸压理论的快速应力释放方法来防治岩爆的可行性和有效性,并深入分析了两种爆破卸压方案对强岩爆防治的优势。综合研究成果并结合现场实际应用情况,提出了锦屏二级引水隧洞工程岩爆防治的综合措施,为强岩爆环境下爆破开挖设计和施工提供方法与理论支撑。     

基于数字孪生的高海拔高土石坝工程施工管控探索

为解决高海拔高土石坝工程施工过程复杂、施工周期长等因素引起的施工进度和质量管控难题，采用数字孪生理论与技术体系建立高土石坝工程数字孪生模型，模型包括基于三维GIS和BIM融合技术建立的表达工程施工动态过程的虚拟模型、基于循环仿真网络和贝叶斯修正技术建立的反馈优化施工方案的进度分析模型、基于物联网和大坝填筑全流程跟踪管理模型建立的大坝填筑质量跟踪和管控模型。以西南某高海拔地区高心墙土石坝工程为例，对高土石坝工程数字孪生模型开展工程应用。实践表明：建立的高土石坝工程数字孪生模型可实现高土石坝工程所在地区地形地貌和工程施工进度面貌的三维动态展示，快速追溯出现质量问题的工程部位的施工过程，同时借助现场GPS监测和移动端输入等信息采集手段实现平台虚拟模型与现场工程实体模型的双向联动。