荷载与温度耦合作用下隧道截面形状对衬砌结构力学性能的影响

为研究隧道不同截面形状对衬砌结构力学性能的影响,采用荷载-结构法建立隧道衬砌温度场计算模型,并根据双正弦函数叠加气温变化模型,分析了圆形、矩形、直墙圆拱形和椭圆形等衬砌截面的温度场分布特征;以隧道衬砌混凝土损伤塑性模型及顺序耦合应力法为基础,分析了隧道衬砌在围岩荷载与变温耦合作用下不同隧道截面形状的衬砌受力特征及位移变化规律。结果表明,隧道空气温度变化对衬砌结构应力影响较大,衬砌应力随温度变化呈正弦变化趋势,但对衬砌位移影响较小;在相同的计算参数、初始条件及边界条件下,不同的隧道衬砌截面形状对衬砌受力、位移、产生时间与位置均有较大影响;从受力状态及结构安全性看,圆形和椭圆形截面是较好的衬砌截面形式。     

隧道衬砌缺陷红外热检测应用研究

随着隧道的老化,需要定期的检测和维护程序来保证其安全.红外热成像法是一种非接触无损检测方法,用于检测混凝土衬砌箱形隧道和盾构隧道中的缺陷.通过隧道现场实测数据与数值模拟相结合的方法,从缺陷混凝土表面的控制传热机制出发,研究了孔隙类型、无缺陷和有缺陷混凝土表面之间的温差、隧道空气和混凝土表面之间的温差以及孔隙深度对缺陷检...     

离心加速度与热耦合机理的研究

针对高线加速度下热与振动复合环境试验系统中离心加速度对温度场分布的影响，研究了离心加速
度与热的耦合机理.以流体传热控制方程和固体三维传热方程为基础，建立了离心加速度与热的耦合关系
式，并采用有限元分析的数值方法，计算了离心加速度作用下具有局部热源及内置物的温度场和流场.根
据流场分布分析了离心加速度与热耦合机理，给出了改善离心加速度下温度场均匀度的方法.研究结果表
明，离心加速度是造成温度箱中温度不均匀性的主要原因，和线加速度相比，离心加速度使温度场分布更
加紊乱.强迫对流以及合理安排内置物的位置是改善离心加速度下温度场均匀度的有效方法.     

基于轨迹-传热耦合模型的温度场特性研究

以喷涂机器人工具中心点(Tool Center Point,TCP)及等离子热源中心点的位置一致性为结合点,利用FLUENT中的UDF模块加载TCP实时位置和等离子体射流以及高温粒子热源数学公式,构建了机器人运动轨迹与等离子喷涂过程传热行为之间的耦合模型,并通过仿真实验研究了特定机器人轨迹在基体表面形成的温度场分布情况。     

混凝土导热-损伤耦合的理论与分形研究

混凝土失效机理为原始缺陷在载荷条件和腐蚀环境的作用下造成其损伤累积和性能劣化。由于混凝土破坏的混沌演化过程,为了表征混凝土单元不同损伤状态时的导热性能变化,采用主动式外热源激励和分辨率极高的红外成像仪捕捉其表面温度场,得到一系列红外热像图样本,分析和计算其分形维数,再用基于分形维数的损伤表征因子描述和表征混凝土不同损伤状态。涉及到混凝土导热一损伤耦合的理论研究和分形研究两大课题以及试验样本的提取。     

电气设备红外在线监测与诊断管理研究

本文介绍在智能电网和信息化技术不断发展的背景下,提出建立高压设备红外热成像在线检测与故障辅助诊断管理系统。提出了系统的具体结构和实施措施：建立远程智能化红外在线监测手段、红外专业数据库服务器端数据分类存储、远程调用数据库中的红外图片及相关知识库智能分析红外图片。通过实例说明了使用该系统进行检修工作的流程及取得的实际效果,创造了红外热像技术在电力设备故障诊断中的新的应用和管理方式,提高了变电设备红外成像监测的专业化、智能化、实时化、信息化、系统化水平,是智能电网综合在线监测数据平台建设重要组成部分。     

基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题.针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的“瓶颈”问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式.结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力.     

多尺度结构动力方程及其在损伤识别中的应用

以一个三层框架结构为研究对象，分析了结构发生损伤时其动力参数的变化特征.应用小波变换，推导了多尺度结构动力方程来分析结构动力系统中的损伤识别.面向结构损伤识别，描述了多尺度动力方程能获得更丰富的结构参数变化信息.根据时变动力系统的结构损伤识别数值计算的特点，应用状态空间法来对结构损伤动力过程进行数值模拟.通过不同激励荷载下的损伤数值模拟和损伤时域识别，研究了多尺度损伤识别的两个关键性问题：不同位置的传感器对损伤预警的敏感性；系统输入荷载频率成分对损伤信息分布的影响.所进行的研究对于在基于小波分析的结构健康监测中合理选择传感器位置、采样频率及确定信号分解的尺度数具有理论指导意义.     

红外探水技术在岩溶巷道超前地质预报中的应用

以云南某超深井金属矿山某中段坑道工程为例，阐述红外探测的基本原理、优缺点和操作方法，论证HS-S310红外探水仪在超深井金属矿山坑探工程超前地质预报中的实践应用，分析在几种干扰因素影响下红外探水技术的试验效果及处理方法。试验证明：该方法操作简便、预报精度较高；通过数据反演、三维成像方式可呈现坑道前方的富水状态；易受施工现场条件干扰。使用红外探水仪开展超前地质预报，对坑道前方的地质情况进行超前预判，可为下一步采用“钻探+物探+短探”新探水模式、联合使用多种预报方法奠定基础，对于提高超前地质预报的准确性、经济性与可行性有指导作用。     

地质雷达信号的Kirchhoff偏移技术在小型充填溶洞探测中的应用

在岩溶地区隧道施工中,岩体原始应力场遭到破坏,常引起富水岩溶区充填型溶洞的突泥或突然坍塌,成为主要的施工风险源。由于地下介质的复杂性和电磁波在介质中的衍射和绕射,使得探测目标的位置相对真实位置出现偏移,降低了预报的准确性。针对以上问题,首先进行了富水岩溶区域型充填溶洞不良地质的发生发展规律研究;然后分析了基于中心差分解的Kirchhoff偏移理论,表明其在重建反射信号记录剖面和得到剖面的精确空间形式方面的可行性;以一个钢筋混凝土结构中主钢筋的探测应用为例验证了偏移方法对探测目标定位的提高作用;最后,以一个隧道为实例,结合地质发展规律,通过对物探方法多解的排除分析,较准确地探测出了充填小溶洞的空间位置分布,证明了在地下复杂介质中基于偏移技术的富水岩溶区域不良地质的短距离预报方法是有效性。     

真空纸浆模塑模具传热数值模拟

基于传热理论，建立了描述DZJ—A型全自动快餐具纸浆模塑生产线的热压干燥模具传热数学模型并进行了有限元计算，计算结果与实测值相比较，二者基本吻合。通过对不同节点温度时间关系曲线分析，表明模具温度场的分布与节点距离加热板位置有关，而温度分布的不均将会影响纸浆模塑制品质量。该研究结果对模具结构的优化具有指导意义。     

非均质采空区气-固耦合温度场迎风有限元求解

重点讨论了用迎风有限元方法结合图形显示技术计算回采采空区温度场温度分布问题．先建立采空区煤耗氧和自燃升温的定解数学模型，联立求解了漏风渗流方程、氧浓度消耗——弥散方程和传热方程．详细描述了在漏风流作用下采空区遗煤氧化自燃过程，给出了采空区温度分布的稳定的动态数值解．通过计算对比，该方法有效地控制了数值解的振荡，避免了人工干预对计算结果影响，又便于可视化处理．     

混合对流作用下小室流场和温度场的数值模拟

建筑空调为人们提供清洁舒适的室内环境。本文在Blay等人实验研究基础之上，采用标准关键词模型和壁面函数法，对具有混合对流作用的小室流场和温度场进行数值模拟，经与实验值对比发现，标准κ-ε模型可以较为准确模拟混合对流作用的流动与传热问题，速度值的最大偏差为0．043m／s，温度最大偏差值为1．1K；浮升力对ε方程中源项的影响可以不计。     

基于gprMax的衬砌脱空三维正演分析

衬砌脱空是一种常见的施工缺陷，会导致结构的劣化，降低隧道的安全性，需要在施工及运营阶段对隧道衬砌进行检测．利用基于时域有限差分法的gprMax软件，建立含脱空的隧道衬砌模型，对三维探地雷达的衬砌检测过程进行正演模拟，获取脱空的三维数据体．对脱空的响应特征进行分析，讨论了脱空对电磁波波形及波场分布的影响，结合工程实例验证了正演结果的可靠性．结果表明，脱空区电场强度随测线靠近中心而增强，依据这种变化可实现对脱空三维尺寸的探测；电磁波在脱空内部产生多次反射，引起围岩层中电磁波信号的多次震荡；金属部件会对脱空区信号产生较强的干扰，电场极值从大到小依次为无金属部件、单层钢筋网和双层钢筋网．研究结果对于推动三维探地雷达在隧道衬砌脱空检测中的应用，提高脱空检测的准确性具有参考价值．     

PWM脉冲电压下电缆终端多热点特征的形成机理

为了研究脉冲电压下电缆附件过早失效的机理,本文对中压电缆终端在脉冲电压下的红外成像特征和内部电场分布进行了研究,阐明了热点特征和内部电场分布之间的联系。通过高频脉冲电压实验电源,对应力控制型冷缩电缆终端施加电压,同时也施加了相同频率和幅值的正弦电压作为比较,通过红外热成像仪分析不同类型的电压对电缆终端表面温度分布的影响。此外,通过瞬态电场仿真分析发现,电缆终端在半导电层截断处和接地点两个位置的电场较强,且该处热功率密度最高,脉冲电压下的电缆终端阻性发热量也明显高于正弦电压。脉冲电压下的发热区域面积和热点温度明显高于正弦电压,其热点形成的实质是因为快速的脉冲上升沿包含较高的频率成分,导致电缆终端的局部电场增强,从而导致阻性发热和温度升高。     

地铁双隧道施工诱发地表沉降预测研究与应用

地铁施工诱发地层沉降与环境损伤的预测与控制是亟待深入研究的重要课题。地铁区间隧道多是同一埋深建造的两条近距离平行隧道，两隧道开挖对地层沉降的影响往往相互叠加，沉降预测更加困难．本文研究了双孔平行隧道施工诱发地表横向及纵向变形的修正Peck法与随机介质法计算公式；对于地铁双孔平行隧道开挖，基于部分实测沉降数据的Powell最优化理论方法，实现了Peck法与随机介质法各自的多参数反分析预测；开发出了地铁隧道施工诱发地层环境损伤预测评价与控制设计的STEAD系统；对多处双孔平行隧道工程实进行了理论预测和验证，实测沉降证明了理论方法与STEAD程序系统的科学性和有效性．     

基于视觉跟踪的机械热度监测系统

针对目前机械设备状态监测系统的局限性，提出了一套基于视觉跟踪的机床热度监控及故障检测系统。首先，根据机械部件的运动特征，设计出运动检测及跟踪算法；其次，将一个红外测温传感器安装在恰当位置，对待检测部件进行非接触式的温度监测；最后，用一组计算机控制系统来驱动搭载温度传感器的电机对运动的机械部件进行实时跟踪，以实现对其进行持续温度监测。实验结果证实了该系统的有效性。     

靖边气田南部非边底型地层水分布主控因素及预测

在分析气井产水特征的基础上,研究靖边气田南部马五1+2气藏地层水分布主控因素,提出非边底型地层水分布预测方法,划分气水分布类型.结果表明:地层水主要为气水同层,纵向上主要位于马五31,平面上主要分布于区块中—东北部;气田分布受成藏背景、地质结构、小幅度构造及储层含气性等因素控制,成藏构造背景是相对富水的基本条件,不整合面地质结构控制气水聚集形式,中部大面积分布的盖层遮挡气水运移通道,小幅度构造对气水分布进行局部微调整,储层含气性差异体现地层水充注程度.根据产水井点分布、地质结构位置、小幅度构造部位、含气饱和度等指标,将研究区划分为3种类型:相对富水区,主要位于古地貌缓坡区、小幅度构造低部位且含气饱和度低于50%的区域;产水低风险区,位于西部剥蚀区和东侧洼地区、含气饱和度高于50%区域;产水高风险区,介于两者之间.该研究对靖边气田南部勘探开发及生产措施制定具有指导意义.     

竖井结构初衬及二次衬砌竖向地震响应解析解

基于弹性地基杆理论建立了考虑竖井结构初衬和二次衬砌竖向地震响应力学模型。将竖井初衬和二次衬砌简化为两根平行的杆，采用均布的弹簧模拟竖井初衬与二次衬砌间的切向相互作用，推导了竖向地震作用下的竖井振动微分控制方程，通过将场地地震自由场位移转换为施加在初衬上的简谐荷载实现了地震动作用施加，结合分布传递函数法基本理论实现了竖井初衬和二次衬砌竖向地震响应快速求解，并通过与有限元数值模拟方法对比，验证了本文解析解的可行性。最后应用该解析解表达式分别从地基弹簧刚度、二次衬砌刚度和竖井外径的角度出发对竖井顶部地震响应开展参数化分析。结果发现：随着地基弹簧刚度增大，初衬顶部的竖向位移响应会略微增大，二次衬砌响应却会减小；二次衬砌刚度的变化对竖井顶部竖向位移响应无显著影响；随着竖井外径的增大，初衬和二次衬砌顶部竖向位移响应均会减小，其中二次衬砌减小更为明显.研究方法和结论可为竖井抗震设计提供一定参考，并为今后竖井的抗震研究提供理论方法和科学依据。     

海拉尔盆地地热演化与构造发展的关系

在对地热场计算所需的初始条件、边界条件和放射性热源等参数的讨论和计算基础上，利用非线性非稳态一维传导－平流方程，计算了海拉尔盆地贝尔湖坳陷南部的地热演化，结果表明：１３５～１２０Ｍａ，地温快速下降；１２０～１１３Ｍａ，地温迅速增高；１１３～１００Ｍａ，地温再度下降，但下降速率较早期小；１００～５０Ｍａ，地温处于间断下降变化状态；５０～０Ｍａ，地温变化趋于稳定．早白垩世以前，地温演化受区域地质构造和地幔活动控制，早白垩世以后，深部地质结构和变化着的应力场是决定地温演化的主体因素．