地下水扰动作用下地基土体渗透破坏试验研究

为分析近年来中国西南地区频繁发生的“天坑”形成原因,从渗流破坏理论出发,通过自主设计循环变水压渗透试验装置模拟地下水扰动过程,研究了地下水扰动作用下地基土体的变形破坏机制.首先通过现场和室内试验获得土样的基本物理化学性质,排除由碳酸盐溶洞导致地表塌陷的可能性.在此基础上,为模拟地下水循环扰动对土体的渗透破坏作用,采用饱和土渗流理论,设计了1种变压型常水头渗透试验装置,通过自动循环地改变水头大小模拟地下水扰动对土体的破坏机制,分析实验前后土样级配组成、水头变化和土样变形破坏特性,试验表明土样在地下水扰动作用下细颗粒明显减少,土体级配结构发生改变,土体承载力降低并最终导致土体塌陷.变压型常水头渗透破坏试验研究表明,该方法较好地阐明了该地区“天坑”形成机制.     

大容量往复式与涡轮机组并列运行稳定性分析

海上石油平台发电机容量较小,且大负荷容量与发电机容量接近,系统抗冲击性能差。近年来低成本的往复式发电机组的广泛使用,使得暂态特性完全不同的往复式发电机组与涡轮发电机组并列运行越来越普遍,将导致海上石油平台电力系统稳定性存在问题。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对往复式发电机组与涡轮发电机组的调速系统建立了详细的模型,对两种机组分别运行与并列运行时突加突卸负荷对系统稳定性的影响进行分析,并将仿真结果与实际录波数据进行对比,验证了模型的正确性。实验和仿真计算表明,暂态特性完全不同的大容量往复式机组和涡轮机组并列运行,在合理设置机组运行模型下进行负荷突加突卸测试时,两台机组能够保持同步稳定运行。     

岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究

结合典型研究区工程高边坡稳定性的研究实践，采用现代工程地质，岩土工程和岩体力学的先进理论和方法，从工程地质，稳定性分析与评价三方面，系统地研究了岩质工程高边坡的稳定性问题，建立了一套完整的岩质工程高边坡稳定性及其控制研究的技术方法体系。研究成果既解决了研究对象的实际问题，又在岩质高边坡研究的基础理论和方法方面取得了进展，主要包括：（1）通过国内外大量典型实例的现场调和对比研究，系统地总结了岩体浅表生改造的一般规律，阐明了浅表生改造对岩坡应力场的大小，方向和范围的影响，岸坡应力场和结构场的分布规律，浅表生卸荷变形破裂体系及其对岩体稳定性的控制意义等，丰富和发展了岩体浅表生改造的理论。（2）探讨了岩体浅表生改造与边坡变形破坏的关系，按照岩体和结构面遭受浅表生改造和重力场条件下边坡时效变形继续改造的方式和程度，将边坡岩体划分为卸荷岩体，卸荷破裂岩体（含卸荷拉裂体或卸荷松驰林），变形体和崩塌，滑坡4个等级，首次阐明了不同等级的边坡岩体的基本特征和工程地质意义。（3）将边坡岩体质量分级与边坡的稳定性相结合，应用模糊数学理论，提出了边坡稳定性岩体质量分级的模糊综合评判方法，针对边坡岩体质量分级的CSMR法存在的不足，结合溪洛渡工程边坡岩体结构的具体特征，提出了边坡岩体质量分级修正的CSMR法。（4）采用地质分析判断和计算机仿真模拟的方法进行分析，结果表明，研究区拱肩槽和进水口边坡整体处于稳定状态，边坡开挖后的位移量一般为10～20cm。（5）采用层次性分析原理和复杂块体理论，从确定性块体，半确定性块体和随机块体三个层次上对边坡块体的稳定性进行分析，论证和评价，建立了非规则边坡块体稳定性分析评价的技术思路和方法体系。研究表明，拱肩槽和进水口边坡出现确定性块体的可能性较小，边坡中的不稳定块体大部分为半确定性块体，且规模较小，影响深度有限，切割边界不完善。（6）首次提出了“工程边坡稳定性控制”的概念，阐述了工程边坡稳定性控制的基本学术观点和控制体系的构成，通过地质分析，经验类比和有限元计算，获得了拱肩槽和进水口边坡的优化坡比，确定了工程边坡坡比选择的技术途径和综合集成方法，提出了从坡面控制，锚固控制和爆破控制三方面对拱肩槽和进水口边坡进行控制的技术方案。（7）探索了与边坡失稳预报密切相关并影响预报精度的一些基本问题。提出了边坡振荡型变形曲线和阶跃型变形曲线突变现象分析和处理的方法以及边坡变形阶段判别的定量方法，将处理复杂性问题行之有效的非线性科学理论引入边坡失稳时间预报研究中，初步探讨了边坡变形过程中的分维特征，建立了边坡失稳中长期预报的动态分级跟踪预报判据，提出了短期预报的Verhulst反函数模型预报法。（8）提出了边坡失稳时间预报的“变形机制分析-实时跟踪预报”的学术思想，并建立了相应的技术方法体系，基于此研究成果和前人的成果，开发研制了边坡失稳实时跟踪预报软件系统（SIPS）。     

基于离心模型试验与数值计算的超高陡加筋土填方边坡稳定性分析

山区机场建设中会出现超高陡(高度达百米且填方坡比陡于1︰1)的加筋土填方边坡方案,针对这类填方边坡稳定性方面的研究较少.以云南某机场的超高陡加筋土填方边坡方案为例,通过大型土工离心模型试验及数值计算开展天然工况下这类加筋土填方边坡稳定性的研究,获得的主要成果:①边坡变形破坏以填方土体局部开裂、面板鼓胀和抗滑桩略微外倾为...     

水力作用下砂岩三轴卸荷试验及破裂特性研究

高应力、高水压卸荷条件下岩石的非连续性微缺陷演化过程研究对揭示隧道围岩裂纹的起裂孕育、碎胀裂化和峰值破坏,分析围岩稳定性具有重要意义。利用MTS815型程控伺服刚性试验机开展了砂岩在固定围压、不同水压条件下的水力三轴卸荷试验。试验结果表明:岩石变形在卸荷前以压缩为主,变化微小;卸荷后不久开始快速扩容,直至损伤破裂。水力条件下应力–应变曲线上的各个特征应力值比无水压条件下的饱和试样有不同程度地提高,增加了应变能储备,从初始扩容到峰值强度的历时更短,曲线斜率更陡。随着水压的不断增大,各个特征应力值有所减小,表现在起裂条件降低,压缩极限减小,扩容时间提前,表明了砂岩在高水压条件下的脆性特性进一步增强,抵抗变形破坏的能力逐渐降低。通过扩容特征值与扩容点后的体应变关系,求得初始扩容点后的相对扩容应变与变形模量差,建立了多项式回归关系。研究结论揭示了水力作用下砂岩扩容变形行为的强烈性和突发性,可为水–力双场条件下的围岩变形预测及控制提供参考。     

基于支持向量机的围岩定性智能分级研究

本文将数据挖掘的新方法支持向量机应用于隧道围岩分级.支持向量机是一种基于统计学习理论的新的学习算法,比神经网络算法能更好地解决小样本问题.选用岩层厚度、岩体结构、嵌合程度、风化程度、地下水特征、节理发育程度、榔头敲击声和地应力等 8 个定性指标作为评判因子,用泥巴山隧道采集的实际数据作为样本对不同核函数的支持向量机进行训练,并得到评判因子与围岩级别的映射关系,从而可以对未知的围岩样本进行级别判别.判别结果表明:采用多项式核的支持向量机对围岩级别进行判别有较高的准确率,是一种值得推广和应用的围岩智能分级方法.     

隧道围岩稳定性信息化监测、预测与决策系统

结合川-藏公路二郎山隧道围岩稳定性研究的实践,初步建立了隧道信息化监测、预测和决策系统(TMFS).阐述了TMFS系统的组成、实施和应用效果,提出了围岩稳定性"综合集成分析"的理念.     

基于热–力–损伤本构参数的硬岩脆性评价方法

采用不同方法评价岩石脆性的研究较多,但从本构参数的角度构建脆性指数定量评价岩石脆性的研究鲜有报道。为此,通过理论研究、算例分析和对比验证,探讨利用损伤统计本构参数m和δ构建脆性指数B_m的可行性。结果显示：基于Weibull分布函数建立的岩石热–力–损伤本构模型能较好地表达脆性、塑性、应变软化等多种本构行为,为从本构角度评价岩石脆性奠定了理论基础。选取能有效反映岩石应力–应变曲线总体形状特征的参数m和反映峰后特征的参数δ,建立了脆性指数B_m (B_m=mδ)。不同围压、加载方式和岩性条件下,脆性指数B_m计算结果和试验结果规律一致,有效验证脆性指数B_m的合理性。通过与现有代表性脆性指数对比分析发现,脆性指数B_m能有效体现岩石脆性随围压增加而减小、卸荷应力路径下岩石脆性增强的特征,且对不同硬岩脆性评价均具有较好的适用性。提出的方法为从本构参数的角度评价岩石脆性提供新思路,对丰富岩石脆性分析与评价具有一定裨益。     

隧道不同减震层的地震动力响应与减震效果分析

隧道设置减震层是一种有效的减小衬砌动力响应的方法,但由于受到设置模式、设计参数及施工条件等诸多因素的制约,其应用较少。针对不同的隧道减震层设置模式,采用计算机地震动力仿真模拟方法,探讨其减震机理与效果。在此基础上,提出一种新型的减震层设置模式,即围岩-初期支护-减震层-二次衬砌模式,就其减震效果、材料选择、厚度设计及其适用范围等进行深入研究。研究结果表明:该减震层设置模式能够明显地减小隧道二次衬砌的地震动力响应,尤其是选择10~20 cm的软质橡胶作为减震层时,二次衬砌的动应力峰值减小非常明显,达50%~80%,且受力状态也得到很好的改善,从而减小或避免了隧道二次衬砌受到严重震害。与常规的围岩-减震层-初期支护-二次衬砌模式相比,施工便捷,成本较低,更适宜于中国隧道工程建设所采用的新奥法施工。     

"华龙一号"核主泵机械密封平面度的检测方法及分析

"华龙一号"反应堆冷却剂泵的机械密封是防止反应堆冷却剂泄漏的关键部件,平面度是密封性能的关键参数,采用圆度圆柱度仪对核主泵机械密封动环、静环密封面的平面度进行了检测.对密封面不同位置的二维和三维平面度检测结果进行分析,结果表明:采用圆度圆柱度仪检测得到不同位置的二维平面度、三维单平面和多平面平面度,在满足核主泵机械密封...