基于RecurDyn的TBM边缘滚刀动应力分析

边缘滚刀安装在TBM刀盘外侧圆弧上,研究边缘滚刀的动态载荷及在动态载荷作用下的动应力和动应变,对于优化边缘刀具布局,提高滚刀掘进性能和使用寿命,降低施工成本具有重要意义。以边缘单刃滚刀切削为研究对象,基于多体动力学仿真平台RecurDyn,模拟滚刀的实际切削状态,获得滚刀刀圈内部动应力。在滚刀纵断面上选取观测点,获取观测点在不同推进速度应力随时间变化曲线,分析推进速度对边缘滚刀纵断面应力最大观测点的峰值应力的影响。     

简单复合岩体中TBM多滚刀破岩机理离散元分析

采用引入考虑胶结尺寸的微观接触模型的PFC^2D离散元软件,对全断面岩石掘进机（TBM）盘形滚刀作用下简单形式的复合岩体破岩机理进行数值模拟研究。进行了单滚刀、双滚刀和三滚刀作用下的复合岩体破碎过程的模拟。模拟结果表明：滚刀破岩过程可以分为三个阶段：加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段。通过双滚刀和三滚刀侵入复合岩体的推力-侵深曲线分析,软岩上的滚刀比硬岩上的滚刀进入各阶段稍慢,略有滞后;不同滚刀间的峰值法向推力相差较大,易造成滚刀磨损。对于花岗岩-绿片岩复合岩体,破岩时接触力链被岩体分界面分割,硬岩区胶结破坏数目较多,双滚刀、三滚刀侵入时易形成贯通裂缝;破岩效率由大到小为双滚刀效率、三滚刀效率、单滚刀效率,而且双滚刀能够将效率提高一倍左右。     

TBM施工隧道围岩分级方法研究

随着隧道工程建设的发展，全断面隧道掘进机（TBM）在隧道施工中必将占有越来越重要的地位，传统的隧道围岩分级难以满足TBM施工条件下的隧道施工需要。因此，研究TBM施工条件下的隧道围岩分级，是采用TBM进行隧道施工的需要。结合西（安）－安（康）铁路秦岭隧道TBM施工研究，提出了TBM施工条件下隧道围岩分级方法。     

TBM通过不良地质地段的施工技术

昆明上公山引水隧洞在采用TBM 开挖过程中,遇到了地质条件十分复杂、断层裂隙发育、地下裂隙水十分丰富以及掌子面大量涌水的不良地质地段,隧洞围岩大部分属于我国水电分类中的IV,V 级围岩。在TBM 通过这些不良地质地段时,采用了超前地质钻探、聚氨酯化学灌浆、增加污水水箱数量以及更换大管径排水管等技术措施,其中化学灌浆是最主要的技术措施,从而有效地解决了排水问题,防止了掌子面围岩的坍塌,保证了TBM安全通过不良地质地段,按时完成了开挖进度,取得了良好的施工效果。     

某汽车总装车间厂房的建筑消防设计

本文结合国外同类密闭厂房的设计经验，较为全面地介绍了８万ｍ２总装车间厂房的建筑消防设计。     

Cascaded Multilevel Inverters Using Proposed Series Sub-multilevel Basic Blocks with Reduced Switching Devices

In this paper, a novel configuration of the cascaded multilevel inverters using series connection of new sub-multilevel basic blocks is presented. The basic structure of the proposed sub-multilevel inverter is made of three isolated batteries and eight unidirectional power switches. Hereby, by changing the polarity of one of such batteries and two power switches, two different modules of sub-multilevel inverters can be extracted that each of them is able to be incorporated into two different cascaded structures as the series basic blocks. Contemporary, to determine the suitable magnitudes of the integrated batteries, two different algorithms for each topology along with their relevant mathematical analysis have been also given. In this study, a complete comparison between the proposed topologies and several recently presented structures has been conducted. The compiled comparisons can prove the fact that both the proposed cascaded inverters are capable of generating a higher number of output voltage levels with less number of switching counts. Other advantages of these structures are reduction of voltage sources numbers, DC sources variety, value of total blocking voltage, and also conducting losses. In order to demonstrate the correct operation of the proposed structures and presented algorithms, some experimental results will be also shown.     

复合地层TBM双滚刀破岩过程数值流形模拟研究

大型交通、矿山和水利工程TBM施工中不可避免会遇到复合地层,复合地层中TBM双滚刀破岩特征与均质岩层有较大差异。基于数值流形方法处理非连续问题的能力,引入弱不连续物理覆盖来对复合地层层理面进行表征,提出了模拟裂隙网络扩展过程的数值流形算法,进一步建立了模拟复合地层滚刀破岩过程的数值流形模型。同时,对软硬不均复合地层中不同刀间距的双滚刀破岩过程进行了模拟分析,研究发现：在相同贯入度下,不同滚刀间距的应力分布均具有明显的不对称性,硬岩中滚刀推力远高于软岩,从而易造成滚刀偏磨;当滚刀间距为100 mm时,两滚刀间岩片厚度达到最大值23.7 mm,刀间距增大或减小时,岩片厚度均出现降低趋势;不同刀间距条件下,软岩的破碎率均高于硬岩,其中软岩破碎率随刀间距的增加而增大,硬岩破碎率则在刀间距为100 mm时达到最大值10.5%。上述结果表明,在复合地层中,岩性对于TBM岩机安全及破岩效果的影响要大于滚刀间距,研究成果可以反映复合地层滚刀破岩规律。     

节理倾角对岩石隧道掘进机破岩特性影响的数值研究

为研究节理特征对岩石隧道掘进机（TBM）盘形滚刀破岩特性的影响,采用颗粒离散元法（PFC）建立了不同节理倾角下双滚刀破岩模型并进行数值仿真,研究不同节理倾角对应的岩石破碎模式、裂纹数目和破岩比能。结果表明:（1）倾斜节理的存在改变了裂纹扩展规律,裂纹呈现不对称性扩展模式。节理的存在改变了裂纹的延伸方向,限制主裂纹向下扩展。节理倾角越大,对主裂纹的萌生与扩展起到的阻碍作用越明显。节理倾角较小时,裂纹沿节理倾向延伸,有利于双滚刀间裂隙的贯通,有利于岩石碎屑的剥落;（2）节理倾角对剪切裂纹的影响较小,主要影响拉裂纹数目。总裂纹数随节理倾角的增大先增大后减小,当节理倾角为30°时达到最大。从滚刀破岩效率来看,节理岩体存在一个最优节理倾角。当节理倾角在30°附近时,破岩比能最小,破岩效率最高。基于颗粒离散元法PFC2D可以较好地模拟节理岩体双滚刀破岩过程,弥补室内试验无法进行细观特性研究的缺陷。     

基于密实核理论的单滚刀多阶段受力预测模型

基于密实核理论,针对特定岩石条件,考虑滚刀在破岩过程中复杂的受力情况,将滚刀楔形刃破岩过程分为四个阶段:弹性变形阶段、挤压破碎阶段、密实核破碎阶段与卸载阶段,且认为在密实核破碎阶段,密实核处于静水压状态,静水压力增大,会使受力物体的体积缩小,但不会改变其形状。并提出了单滚刀多阶段受力预测模型。进而开展了单滚刀线性切割岩石试验研究,并与理论模型进行了对比。结果表明:预测模型与实验数据垂直力、侧向力和滚动力的误差分别在(8~18)k N,(2~5)k N和(0~3)k N;在此基础上对预测模型进行了系数修正,使其能够更加真实地模拟滚刀破岩的受力情况,为滚刀以及刀盘的设计提供技术支撑。     

基于块的Mean-shift跟踪算法

针对传统Mean-shift跟踪算法在目标发生遮挡和形态变化时跟踪性能下降的缺点,提出了一种基于块的Mean-shift跟踪算法,该算法主要特点有：(1)将跟踪目标平均分块,每小块独立进行传统Mean-shift跟踪,利用小块跟踪未被遮挡的目标部分;(2)跟踪检测器检测目标小块跟踪的有效性,筛选出无效跟踪的目标小块,解决了目标分块造成跟踪性能下降的问题;(3)归一化互相关检测器和邻域一致检测增加了对目标空间信息的检测,弥补了Mean-shift算法的局限性,增加了跟踪的鲁棒性。实验表明,该算法在目标发生遮挡和形态变化时仍然可以有效的实现跟踪。