落石动量参数对被动柔性防护网的影响研究

被动柔性防护网是公路和铁路沿线防护落石灾害的一种常用装置,为研究落石动量参数对被动柔性防护网的影响,文章以常用的RX-500型被动防护网为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对具有相同尺寸、相同动能和不同动量的落石冲击被动柔性防护网的受力性能和能量耗能规律进行研究。结果表明:落石动量参数对落石能量耗散时间影响很大,落石动量越大,落石能量耗散的时间越长,落石冲击时间可延长21.34%;落石对被动柔性防护网的受力性能和各构件的耗能占比影响较小。     

三开间单跨柔性棚洞在落石冲击作用下的试验研究

为克服钢筋混凝土结构式棚洞施工难度大,费用高等不足,满足快速抢修抢建要求,提出一种由型钢拱架和金属网组成的柔性棚洞。由于三开间单跨柔性棚洞的传载耗能特点与单开间单跨柔性棚洞存在区别,为此在现有单开间单跨柔性棚洞研究的基础上,提出三开间单跨柔性棚洞的设计方案,制作1∶1试验模型,并进行了25kJ、50kJ、100kJ和250kJ的落石冲击试验。宏观试验现象表明：①当落石能量在100kJ范围内时,柔性棚洞能够成功的对其进行拦截,而不需要对结构进行维护;②当落石能量在250kJ时,柔性棚洞在成功对其进行拦截的情况下,仅需要经过简单的维护即可继续投入使用;③柔性棚洞内的净空满足安全要求。此外,采用应变片、荷载传感器和高速摄像机等对落石冲击过程和柔性棚洞中钢拱架的动力反应进行了测试,综合试验测试数据,对柔性棚洞的变形特点、传载耗能机理和破坏特点进行了分析,指出了柔性棚洞中易发生破坏的薄弱部位,提出了下一步柔性棚洞的改进措施。     

危岩落石的综合处理设计

详细介绍了新建成自泸高速公路内江段某危岩落石带的工程地质条件以及危岩落石基本特征,并结合其成因采取综合治理措施。     

冲击煤层煤柱变形与地面建筑物保护关系研究

保护煤柱合理宽度(或停采位置)是确保地面重要设施长期稳定的关键。以山东某矿地面引水渠("南水北调"工程组成部分)下不规则下山保护煤柱宽度设计为工程背景,首先,通过分析煤柱变形可能引起地面建(构)筑物的破坏方式,提出了控制长期高应力作用下冲击煤层煤柱变形的原则:1走向方向煤柱不发生冲击失稳破坏;2走向方向煤柱不发生煤体长时强度降低而导致的失稳破坏;3倾斜方向煤柱保持均匀变形,从而使地面不发生明显拉伸破坏。其次,依据煤柱上方覆岩空间结构形式,建立了煤柱应力估算模型,提出了保持煤柱长期稳定及地面建筑安全的煤柱设计方法。最后,应用研究成果,分析了工程案例的煤柱应力、围岩稳定性和变形特征,并对该引水渠工程和井下开采设计进行了安全评估。该研究成果对类似开采条件下的保护煤柱宽度确定具有指导意义。     

被动柔性防护网结构的累计抗冲击性能研究

针对被动柔性防护网在实际工程中承受累计冲击的现状,开展标称能级为1 500 kJ的防护网结构足尺落石试验,在无修复状态下进行连续累加冲击;基于LS-DYNA的显式算法,对试验进行全过程模拟;进而采用数值分析开展标称能级为750,3 000和5 000 kJ系统的累计冲击模拟。结合试验与数值仿真研究累计冲击作用下,结构的传力机制、变形特征、耗能分布。结果表明:中跨已成功拦截1 500 kJ落石冲击的被动柔性防护网,仍具有继续承受左跨750 kJ、右跨750 kJ和中跨1 500 kJ共4次连续冲击能力。系统的冲击力学行为具有明显的三阶段特征,随着累计冲击的开展,系统的主要耗能由第二阶段转换为第三阶段;减压环的耗能比例降低,网片的耗能比例提高;结合各工况的性能曲线,建立系统的能量储备系数与各阶段能量比例的相关计算公式,采用该公式可对系统的能量储备进行预估,研究结果为被动柔性防护网结构的设计提供理论基础。     

高压输气管道在落石冲击作用下热点应力确定的数值方法研究

崩塌落石是高压埋地输气管道破坏的重要原因之一,对管道在落石冲击作用下的强度校核和安全评定意义重大。文章研究高压输气管道在崩塌落石冲击作用下的动态响应,建立了落石—土—管道相互作用的物理和有限元模型,利用LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。采用控制变量法分别考虑落石冲击速度与水平地面夹角α、落地点与管道中心距离d、管道外径D、壁厚t、管道内压P、管道埋深h、落石密度ρ、落石半径r和落石冲击速度v这几个因素对高压输气管道动态响应过程中出现的最大有效Von-Mises应力（热点应力）的影响。提出的计算方法和结果对长距离埋地输气管道设计、施工、防护和风险评估具有一定的参考价值。     

强夯大变形冲击碰撞数值分析

本文采用动力接触有限元法分析了强夯对地基土的冲击碰撞过程。夯击过程中 ,夯点周边地基土存在局部大变形现象。采用无限小应变度量将不能消除刚体位移的影响 ,必须采用大变形理论。为了保证显示算法的网格稳定性 ,计算模型中考虑了侵蚀分析。锤底接触力和夯沉量在计算过程中直接求得 ,模型考虑了夯锤自重 ,能够模拟夯锤与地基土的多次接触分离过程 ,适应于各种复杂的地基土结构。文章最后给出了一个工程实例 ,以验证本文计算模型。     

被动区加固对基坑邻近保护建筑的变形控制研究

在城市中心进行基坑开挖的过程中,周边环境变形控制是确保项目顺利进行的重中之重。本文基于某紧邻既有建筑软土地基深基坑工程实例,分析了基坑被动区加固重要参数与坑顶浅基础建筑物荷载的共同作用,结果表明：基坑被动区加固可有效控制围护桩水平位移最大值及坑顶浅基础建筑物沉降,且就变形控制效果而言,增大加固区宽度的影响更加显著;被动区土体加固则存在最优加固深度,超过该数值后增大加固深度对坑外土体的沉降控制效果减弱。在实际建设项目开展过程中,应根据项目实际情况选择适宜的坑内加固方案。     

落石冲击荷载作用下加筋土拦石墙冲击应力分布研究

为研究加筋土拦石墙在落石冲击荷载下的冲击应力分布规律,设计加筋土拦石墙和板桩拦石墙落石冲击模型试验.通过对比试验揭示了加筋土拦石墙在落石冲击荷载作用下冲击应力峰值的变化规律.试验发现:(1)2种结构的冲击应力分布均呈阶段性变化,加筋土拦石墙裂隙出现时所承受的冲击力约为板桩拦石墙的2倍;(2)与板桩拦石墙冲击处应力集中明...     

柔性棚洞在陡崖落石灾害防治中的应用研究

晋(城)—济(源)高速公路山西晋城段拍盘隧道(K1081+266)出口为隧接桥,最大的桥墩高差约为50 m,洞顶边坡坡体陡峻、岩体裸露、节理裂隙发育,自通车以来共发生8起崩塌落石事件。针对拍盘隧道出口隧接桥现状和应急抢险要求,分析了落石产生坠落原因、类型和落石运动规律,并利用LS-DYNA对柔性钢棚洞进行冲击模拟,结果表明:在相同的防护能级条件下,柔性钢棚洞在结构受力、施工、环保以及经济性等方面有显著的优势,适用于交通应急工程,可为类似工程提供参考和借鉴。     

高陡边坡引导式落石防护网系统原位冲击试验

针对高陡边坡落石防护,提出了一种引导式落石防护网系统技术。通过落石运动路径全历程的动能特征分析,建立了系统的主动耗能控制方程,明确了防护系统的耗能控制原理,提出了防护技术措施,构建了引导式落石防护网系统的结构模型。设计了防护能量为2500kJ的足尺引导式柔性防护网系统模型,开展了场地冲击试验,系统试验模型铺设于破碎岩体发育的高陡坡面,铺设宽130m,高82m,纵坡约60°。考虑有、无防护系统,开展了6个落石冲击试验工况,对落石轨迹特征、冲击动能进行了对比分析。研究发现,与落石自然滚落相比,设置引导防护系统后,落石沿坡面的运动时间延长超80%,落石的碰撞次数增加约5倍,弹跳高度降幅超80%,横向偏移量降幅超50%,触底动能和坡底逸出距离均减少约65%,综合耗能比例高达89%,新系统实现了对落石崩塌灾害的"拦截-压制-引导"综合控制。     

高速冲击粉碎系统控制过程的试验研究

本文从高速冲击粉碎系统及生产工况对电气控制过程的要求出发,将美国IPM公司的IP1212A-220可编程序控制器应用于控制系统,整个系统方便灵活,性能稳定可靠,也提高了产品细度。     

基坑开挖引起隧道水平变形的被动与注浆主动控制研究

对于邻近基坑的地铁结构保护问题,现有研究多集中于加强基坑自身支护体系、优化开挖方案等被动控制措施,此类方法缺乏在基坑开挖过程中对控制隧道变形的适时性和主动性,且会造成基坑造价提高、工期延长。以某邻近地铁结构的大面积基坑工程为例,分析了基坑施工中地铁结构的变形规律,进行了注浆对土体及隧道水平变形主动控制的试验及应用实践。在此基础上,通过数值模拟对几种隧道变形控制方法进行了对比和评价,并进行了注浆方案的优化研究。工程案例以及数值模拟结果均表明基坑分区分期开挖、分仓开挖、加强支护体系等被动控制措施具有较大局限性,而适时注浆主动控制隧道变形技术较为经济有效。在注浆策略上,多排孔注浆时"近距离、多孔位、小方量、由远及近"的注浆方案优于"远距离、少孔位、大方量、由近及远"的方案。主动注浆控制技术具有成本低、工期短、适时控制隧道变形等优点,条件适当时明显优于分区分期开挖等被动措施。     

双根并联恒阻大变形锚杆吸收冲击能量研究

为了研究恒阻大变形锚杆在动力冲击作用下的吸能规律,开展了双根并联恒阻大变形锚杆动态冲击拉伸实验。实验结果表明:随着冲击速度的增加,恒阻大变形锚杆的工作阻力和伸长量均越来越大,恒阻大变形锚杆伸长单位长度吸收的能量增加。双根并联恒阻大变形锚杆冲击力时程曲线可见两个峰值,第二个峰值总是小于第一个峰值,即当多个恒阻大变形锚杆并联工作时,其冲击力响应水平是逐个衰减,能够有效缓解冲击效应。同时,采用红外热成像法对恒阻大变形锚杆和普通锚杆冲击过程中的温度场变化进行监测,对比研究二者吸能特性,实验表明,与普通锚杆相比,恒阻大变形锚杆吸能效果更好,更利于巷道防冲支护。     

落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构的动力系数研究

以钢筋混凝土棚洞为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,考虑在不同能量的落石冲击不同位置的情况下,分析了钢筋混凝土棚洞的动静力响应及其冲击动力系数,得到了弹塑性状态下棚洞冲击动力系数的变化规律。据此,棚洞结构的动力冲击设计可转化为落石的静力荷载作用下的设计,即通过钢筋混凝土棚洞结构在落石静力荷载作用下的最大响应乘以考虑了能量因素的冲击动力系数可以确定落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构最大动力响应。     

土工格栅控制液化土体流动变形的试验研究

液化导致的土体大变形以及侧向流动是地震引起建筑物破坏的主要原因。采用土工格栅作为主要加固材料,开展建筑物荷载作用下液化场地流动变形的振动台试验研究,考虑水平层状土工格栅、包裹状土工格栅和土工格栅+无纺布联合处理等3种加固方案对结果的影响,从超孔隙水压力发展、建筑物沉降量以及格栅应变特性等分析加固方案对液化变形的处理效果。试验表明:采用上述3种加固方案所得的相同埋深处超孔隙水压力峰值基本相等,表明土工格栅的加入基本不能改变地基的液化状态,而后期超孔隙水压力在土工格栅+无纺布联合加固方案下消散速度最快。与其它两种加固方案相比,土工格栅+无纺布联合加固方案下建筑物沉降量最小,相比未加固工况沉降量减少24%,土工格栅中间位置的应变峰值小于边缘位置的应变峰值。采用土工格栅+无纺布联合加固时,具有较大表面积的无纺布对该覆盖区域液化土体有较好的约束作用,限制了砂土颗粒的竖向移动。此外,砂土颗粒对无纺布的作用力将由土工格栅承担,这种作用力将有利于土工格栅与砂土之间的摩擦效应,进一步限制液化砂土的流动变形。     

冲击受损RC梁残余力学性能试验

为给冲击受损后钢筋混凝土（RC）梁的修复加固和结构安全评估提供参考,开展了3根RC梁落锤冲击受损后的静载试验及1根静载梁的对比试验,通过变化冲击能量使RC梁遭受不同程度的冲击损伤,对冲击受损后RC梁的残余力学性能进行研究。比较分析了不同冲击能量下受损梁的裂缝发展形态以及冲击力、支座反力、跨中挠度和纵筋应变变化规律;重点研究了不同受损程度梁的残余承载力、残余抗弯刚度和残余变形能力。在综合分析相关文献试验数据并对冲击能量进行标准化的基础上,拟合出冲击受损后RC梁残余承载力与残余抗弯刚度的计算公式。结果表明:随着冲击能量增大,冲击损伤梁挠跨比也增大,残余承载力和刚度总体呈下降趋势;相比未损伤梁,冲击损伤梁弹性抗弯刚度和极限抗弯承载力先增大后减小,但加载后期延性明显降低。     

接地模块冲击特性的试验研究

介绍了非金属接地模块的组成及降阻原理,通过冲击电流试验平台,在不同土壤电阻率下分别对不同大小、不同形状、不同材料的接地体进行冲击电流试验。分析试验数据结果表明,施加不同冲击电流时,相同散流面积下圆柱形接地模块的散流效果比长方体形的散流效果好,冲击电流越大效果越明显;随着接地模块体积和散流面积的增加,降阻效果的增加呈饱和趋势;接地模块的降阻率不随土壤电阻率的改变而改变,土壤电阻率越高,接地模块的降阻效果越好;石墨型接地模块的降阻效果堪比传统金属接地体,石墨部分降阻效果非常明显,为工程应用提供参考。     

被动土压力折减系数的研究

根据考虑变形的朗肯土压力模型 ,对被动土压力折减系数进行了理论探讨。结果表明 :被动土压力折减系数随内摩擦角的增大而减小 ;随着挡土墙位移量的增大 ,被动土压力折减系数也相应增大