基于某高铁软土路基固结分层填筑的新思考

以贵州地区某高速铁路软土路基为研究对象,通过数值模拟并结合实测数据,提出常规观测方法与数值模拟相结合的沉降观测改进方案,分析路堤填筑过程的沉降变形规律。结果表明,数值模拟可对填筑过程中的沉降量进行预测,与常规检测方案结合后可对分步填土厚度和观测时间安排提供指导,在此基础上对施工进度进行合理调整,最终达到缩短工期的目的;土体内部超孔隙水压力的变化,从另一角度对土体固结快慢进行了论述,并发现沉降速率与超孔隙水压之间的相关性。     

升温和降温对无约束花岗岩热破裂的影响

温度变化会引起岩石内部矿物颗粒膨胀(收缩)不均匀,发生热破裂。温度变化有温度升高和降低两种作用方式,本文通过无约束花岗岩在升温和降温两种温度作用方式下的热破裂声发射实验研究,得到如下结论:(1)花岗岩升温过程中热破裂主要表现为中高温弹塑性破裂;降温过程中热破裂主要表现为中低温脆性破裂;(2)升、降温过程岩石的热破裂机理不同,升温过程主要为压缩热应力集中形成的压剪破裂,降温过程主要为局部拉应力集中造成的拉剪破坏;(3)根据声发射特征参数统计分析,同等温度范围内,岩石降温过程的热破裂声发射事件频度和强度均高于升温过程,约为2倍,降温过程的热破裂比升温过程剧烈。     

综掘转载机集控装置的研制与应用

综掘工作面运输系统采用与掘进机相连的桥式转载机跨在胶带输送机机尾跑道上实现掘、装、运的一体化,掘进机司机操作台与胶带输送机机尾的距离一般在17.5 m,由于受井下各种因素的影响,经常会出现胶带输送机停开机,而转载机停机不及时噎死机尾,转载机挤压电缆、越位、掉道,严重时会引发机械事故,能否及时停开转载机对保证安全生产和提高运输的连续性、可靠性有着重要的意义.     

脉冲荷载作用下煤体裂纹扩展研究

针对低渗透性煤层抽采煤层气效率低的问题,基于断裂力学裂缝应力强度因子理论,通过RFPA-Dynamic数值模拟对煤体试件在模拟地应力作用下煤样裂缝周边应力和裂缝扩展规律进行了分析,采用高压电脉冲水力压裂技术和CT扫描技术对煤体进行了压裂试验并对产生裂缝的效果及裂缝的延展演化规律进行了研究。研究表明:原煤样质地坚硬,原生节理不发育;在静水压力和高压电脉冲冲击荷载作用下煤样易产生疲劳损伤破坏,煤样有贯穿性主裂纹和分支性裂纹产生,裂纹数量多,延伸长度长,宽度较宽;在高压脉冲波作用下裂纹尖端拉应力较大,出现了应力集中现象,裂纹易产生、易发展;表明高压电脉冲水力压裂煤体效果明显,方法有效,技术可行。     

岩石热破裂与渗透性相关规律的试验研究

岩石热破裂是一类极为普遍的自然与工程现象。利用"600℃20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机系统"进行砂岩和花岗岩在常温至600℃范围内的声发射特征和渗透性演化规律的试验研究,揭示岩石的热破裂规律与渗透性的相关特征,其结果如下:(1)花岗岩和砂岩受热作用,在常温到600℃区间,其热破裂存在一个清晰的门槛值。从声发射特征来看,永城细砂岩与鲁灰花岗岩的热破裂门槛值分别为170℃和65℃。(2)岩石热破裂门槛值之后,随温度升高,热破裂呈间断性与多期性变化特征,从常温到600℃,既非单调增加,也非单调减少,一般存在2个以上的峰值区间。(3)随着温度的升高,伴随岩石峰值破裂段的发生,岩石的渗透率也呈现出同步的多个峰值段,伴随着声发射平静期滞后出现渗透率相对降低区,但渗透率仍然维持在一个较高水平,而且随着声发射剧烈期出现次数的增加,渗透率愈来愈大。     

基于数字散斑方法的花岗岩断裂力学特性研究

基于数字散斑(DIC)相关方法,进行了含预制裂纹花岗岩矩形梁三点弯曲实验,得到了其Ⅰ型裂纹断裂韧度,分析了试样破坏的全场位移和应变及其随时间的演化规律.提出了应变达到0.4%的位置为高应力区来确定过程区尖端的方法,并依据此方法来计算过程区尖端的扩展速度.结果表明,利用数字散斑相关方法能够定量计算实验过程中过程区的扩展及其速度,该速度随过程区的扩展呈加速趋势.     

功能梯度材料Timoshenko型剪切梁的自由振动分析

基于Timoshenko梁理论,研究各向异性功能梯度材料梁的自由振动。假设材料参数沿梁厚度方向按同一函数规律变化,建立了功能梯度材料梁的振动方程,求得简支条件下其自振频率表达式。通过算例,给出指数函数梯度变化Timoshenko梁的自振频率和模态图,结果表明不同梯度变化对材料结构动力响应有较大影响。该方法为发展功能梯度材料梁的设计与数值计算提供了理论依据。     

电脉冲水力压裂煤体机理及裂缝效果评价

为了研究高压电脉冲水压致裂煤体的机理和作用,在高压电脉冲水压致裂理论的基础上进行了3 MPa静水压力、不同放电电压条件下煤样的压裂试验。通过压力传感器记录了煤样孔底脉冲水压力的变化情况,然后利用超声波探伤仪和CT扫描技术进行了试验前后煤样宏、微观裂纹的分布、发育情况的观测。结果显示:水中高压脉冲放电产生的峰值压力远大于3 MPa静水压力,最大峰值压力能达到27 MPa(9 k V电压);通过超声波检测发现在钻孔周围一定范围内有新生宏观裂纹产生,越靠近中心钻孔位置,首波声时差越大,新生裂纹数量越多、裂纹宽度越大;CT扫描结果也证明在钻孔周围存在着长短不一,宽度不等,形态各异的新生微观裂纹。试验结果表明,高压电脉冲水压压裂煤体技术可行,致裂效果良好。     

基于光纤通信交互式远方自投装置的研发与应用

针对110 kV电网联络线上一端停电时,原有变电站备自投装置无法实现远方自投功能,导致部分110 kV变电站和一端的220 kV变电站全站停电。研究了一种利用已有光纤通信通道传递运行状态信息、故障信息和跳合闸命令方式的备用电源自投方案。通过改造原有备自投装置,增加自投逻辑程序,加装光纤通信模块,实现与光纤网的接口。经在某110 kV电网中的应用与实施,很好地实现了串联电网远方备用电源自投。