课程文献中心 更多>>

关键词： 岩石动力学   水力耦合   动态强度   平均应变率   强化-弱化机制  

摘要： 在在深部岩体工程中,水压力与三维地应力耦合是控制岩体动态力学行为的关键赋存条件。为探索不同赋存环境下水压力对岩石动态强度特性的影响机制,基于自主研发的高应力高渗透水压岩石动力学试验系统,对饱和红砂岩开展不同水压力和三维静应力工况下的冲击试验,分析并构建岩石动态峰值应力、残余应力及平均应变率随水压力与静应力的变化规律及关系经验模型。研究结果表明:在不同水力耦合状态下,水压力对红砂岩动态强度呈现明显的双重机制,即当无围压时,水压力对红砂岩动态强度有明显的强化作用,而当有围压作用时,红砂岩内部孔隙水压抵消部分围压的作用,削弱岩石动态压缩强度;水压力对岩石平均应变率的影响也呈现2种不同的变化趋势,即当无围压时,岩石平均应变率随水压力的增加逐渐降低,而有围压作用时,岩石平均应变率随水压力的增加逐渐增大;在三维水力耦合条件下,岩石动态峰值应力与平均应变率呈显著的负相关性。

关键词： Hoek-Brown准则   极限上限分析法   稳定安全系数   开挖面稳定性  

摘要： 在极软煤巷掘进过程中,常采用超前支护确保施工安全。为了探究超前支护下开挖面的稳定性,本文基于Hoek-Brown准则,在考虑超前支护影响的基础上,构建了斜柱体-对数螺旋开挖面共同破坏模型。利用极限分析上限法、强度折减法以及几何等代法,推导出适用于非圆形巷道开挖面的稳定安全系数目标函数,并进行稳定安全系数计算,将计算结果与现有研究成果进行对比分析,验证了本文计算方法的合理性与适用性,同时分析了影响开挖面稳定安全系数的各个因素。研究结果表明:本文的计算方法在各应力区间均能更合理地反映实际围岩的非线性破坏特性;围岩内摩擦角的增大对巷道开挖面稳定性提升最为显著;超前小导管的截面积增大和环间距减小均有助于增强开挖面稳定性;开挖面设置锚杆是维持巷道开挖面稳定性的关键支护手段;不同几何等代法对非圆形巷道开挖面稳定安全系数的计算结果差异明显。

关键词： 金属材料   应变率-温度相关性   极限强度   理论模型  

摘要： 金属材料的塑性失稳直接影响其服役安全,极限强度受应变率和温度影响显著。然而,应变率和温度耦合的冲击试验的开展存在挑战,且现有相关理论模型多为包含模拟合参数的经验模型,外延能力差,依赖于宽域下大量实验的开展。因此,建立无拟合参数的应变率-温度相关性金属材料极限强度理论表征模型至关重要。本文基于Li能量等效原理(力热能量密度等效原理),通过考虑金属材料单位体积的弹塑性应变能、外压做功以及热能对塑性失稳的贡献及其等效关系,建立了金属材料应变率-温度相关性极限强度理论表征模型,模型预测结果与获取到的所有7组实验数据均取得了良好的一致性。此外,基于所建立的金属材料应变率-温度极限强度理论表征模型分析了强度系数K和应变硬化指数N随应变率和温度的演化对金属材料极限强度的定量影响,并给出了改进应变率温度耦合作用下金属材料极限强度的建议。本研究工作为定量评价金属材料在不同温度和不同应变率下的极限强度提供了一种有效方法,也为研究和设计适用于更宽域应变率和温度下的耐冲击材料提供了理论依据。

关键词： 城市道路高边坡   稳定性分析   影响因素   防护设计  

摘要： 为对城市高边坡进行有效防治,降低安全风险,本文以湖南某城市次干路东侧起点段(约为60 m)、终点段(约为40 m)两处三级高边坡为研究对象,在综合考虑开挖成本与边坡安全稳定要求的前提下,采用定性与定量相结合的分析方法,确定最优开挖坡率方案,并提出开挖后防护处理措施。结果表明:当自上而下采用1.00:1.25、1.00:1.00、1.00:1.00的坡率组合时,天然工况与暴雨工况下稳定系数分别为1.25和1.01,均不满足规范要求;当采用1.00:1.50、1.00:1.25、1.00:1.25的坡率组合时,两种工况稳定系数分别为1.436和1.158,均满足规范要求。进一步定性分析表明,该坡率组合下稳定系数可达2.209和1.805,均符合安全要求。鉴于边坡后壁高陡、节理裂隙发育、岩石破碎,易发生楔形体滑动与顺层滑动破坏,据此提出在第一级边坡采用“坡面平整+锚杆框架”,第二、三级边坡采用“坡面平整+菱形骨架植草”防护。本文成果可为城市道路边坡支护设计施工提供依据。

关键词： 摄影测量系统   多维度计量   环境因素辨识   现场校准   碳纤维材料   蓝光照明技术   飞机静强度试验   空间坐标传递  

摘要： 针对飞机静强度试验中摄影测量系统无法适用现场校准方法与装置、复杂现场环境影响测量精度与效率等难题,本文提出多维度计量校准技术,构建碳纤维六面体框架实验室校准装置,实现高精度空间坐标传递,测量不确定度U=1.6+(L/300)μm,k=2;辨识温湿度(10~30℃,10%~90%RH)对测量精度的影响(最大相对误差为0.006 4%),采用蓝光照明降低光照干扰;并设计便携式现场校准器突破传统局限。试验结果表明:4.5~6.5 m测量范围内系统误差不超过±0.3%,满足静强度试验需求,为摄影测量系统在静强度试验中的标准化应用提供技术支撑。

关键词： 深部   冲击地压   综放开采   综采开采   PFC  

摘要： 随着我国煤炭资源深部开发程度加剧,高地应力与复杂覆岩结构诱发冲击地压灾害日益突出,严重制约着矿井的安全高效开采.鄂尔多斯矿区作为典型深部厚煤层富集区,综放与综采2种开采工艺下采场动力显现及巷道围岩响应特征存在显著差异,综放、综采与动力显现的关联效应及其在不同埋深区域的适应性有待深入研究.为此,以营盘壕煤矿2215综采工作面与2102综放工作面为研究对象,构建了采场支承压力理论模型,解析获得了不同开采工艺下支承压力峰值计算方法;通过PFC数值仿真计算,查明了不同开采工艺、不同埋深条件下不同层位岩层弹性应变能积聚与释放特征,揭示了综放与综采动力显现差异的形成机制.结果表明:综放开采能将部分近场岩层弯曲破断所突释的弹性能以顶煤损伤及破碎耗能机制缓冲,这种机制限制了近场弹性能向煤壁前方传递,从而在源头上降低了综放工作面超前支承压力峰值.在300~800 m埋深范围内,综放工作面超前支承压力峰值普遍降为综采工作面的87.9%~93.8%,顶煤在压缩破碎过程中有效吸收和消纳了近场岩层断裂释能,减弱了近场应力集中程度.相较于综采,综放开采时近场厚硬岩层不同区位弹性应变能释放量显著降低,这与两矿井现场微震实测结果即综放工作面在初次来压、单见方及双见方各阶段均呈现出“低能级、低频次”特征相一致.埋深超过600 m后,综放较综采在深部开采中表现出明显更优的近场能量调节与冲击地压防控作用.本研究可为深部厚煤层安全开采工艺选择与动力灾害防控提供参考.

关键词： 直流频率限制控制   死区   功率限幅   频率强度   频率最大偏移   阶段划分   统一结构  

摘要： 直流输电换流器等电力电子装备在电力系统中的接入容量日益增长,对系统频率强度的重要性逐渐增加。然而,直流频率限制控制(FLC)的死区和功率限幅等环节导致频率动态过程非线性特性显著,常规基于线性功频模型的方法无法准确解析系统频率响应并量化评估频率强度。为此,文中提出一种计及直流FLC非线性特性的电力系统频率响应解析方法,以准确量化评估系统频率强度。首先,建立计及FLC的共模频率模型,采用惯量-阻尼-弹性系数统一结构近似描述系统中各类型装备的调频动态。其次,根据达到FLC死区或功率限幅的时刻将频率响应划分为若干阶段,分析了各阶段中频率响应的边界条件,解析了各阶段频率轨迹。最后,综合各阶段响应,量化了频率最大偏移特征,建立频率强度指标,并分析了FLC死区、限幅等参数的影响规律。通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词： 水力关联性   梯级水电系统   影响强度评估   熵权法   自然断点分类法   调度优化  

摘要： 梯级水电系统中复杂的水力关联性显著影响下游枢纽电站的运行效率,但现有评估方法存在指标单一、分级主观及应用脱节等局限。本研究提出一种多指标融合、数据驱动的水力影响强度综合评估框架,旨在突破传统经验阈值的束缚,实现流域内复杂水力联系的定量化解构。构建涵盖调节能力(调节库容比、梯级蓄能比)、地理关联(流域面积共享度)及调节衰减效应3个维度的评价指标体系,利用熵权TOPSIS模型实现指标客观赋权,并耦合自然断点分类法,通过遗传算法优化求解及方差拟合优度检验确定最佳分类数,实现水力关联强度的客观量化与分级(强、较强、中等、弱)。以金沙江下游某大型枢纽电站为案例,评估了上游28座电站的水力关联性。结果表明,调节能力指标(总权重69.2%)对综合关联强度贡献最大,地理关联次之(25.6%);识别出调节能力主导(如超大库容电站)、地理关联主导(如直接邻近干流电站)和衰减效应主导(如低衰减通道电站)3类典型影响机制。该方法实现了从主观经验阈值向客观数据驱动的转型,其底层权重可随样本信息熵变化自适应重构,具有较强的普适性。研究成果为下游枢纽电站精准识别关键上游影响源、优化监测资源分配与制定差异化调度策略提供了科学量化的决策依据,并支持新增电站的快速归类。

关键词： 海上火箭回收塔架   预应力索撑体系   非线性分步继承算法   力学性能评估   节点精细化模拟  

摘要： 海上火箭回收塔架是可重复使用航天运输的重要基础设施。针对现有研究缺乏面向非对称复杂受力特征的预应力索撑体系设计方法及量化性能评估方法的问题,以高67m、跨度54m×70m的大型海上回收塔架为对象,构建了非对称两级预应力索撑协同体系。基于MIDASGen与SAP2000建立双平台有限元模型,并结合非线性分步继承算法,完成292种全工况组合分析;同时针对核心受力节点,采用ABAQUS建立实体精细化模型开展局部复核。结果表明:施加预应力后,运输工况下结构 X 向最大变形由263.2mm降至222.1mm,X 向与 Y 向安全裕度分别达到14.6%和17.5%;主体构件应力整体得到明显改善,其中Q460桁架单元及梁单元满足容许应力限值,Q355桁架单元仅略有超限;内滑轮组节点局部最大von Mises 应力为 891.9 MPa,存在局部屈服风险。研究结果表明,非对称预应力索撑体系可有效改善大型海上回收塔架的整体刚度与受力性能,所建立的全流程分析方法可为同类海上航天支撑结构的设计与性能评估提供理论依据与工程参考。

关键词： 深水防波堤   护面块体   安全裕度   物理模型试验   多元回归分析  

摘要： 现行规范中斜坡式防波堤护面块体设计主要依据浅水工况下的经验公式,导致深水区段存在安全储备不足、安全裕度量化标准缺乏及设计主观性强等问题。针对上述问题,本文提出基于临界波高的动态安全裕度(KN)概念,系统揭示波浪周期、波陡及相对水深等因素对深水条件下护面块体稳定性的影响机制,规避现行规范中依据相对水深(H /d)切换设计波高累积频率所引入的系统性误差,建立明确的安全裕度量化评价标准。研究通过主、次护面块体的系列物理模型试验,采用梯度工况设计与重复观测,获取临界失稳状态下的波高与失稳率数据。基于试验数据,采用多元回归分析构建涵盖波高比、相对水深与波陡的交互效应模型,揭示相对水深对波高比影响指数的调节作用。结果表明:深水条件下块体失稳概率随有效波高增大呈上升趋势,且在小波陡、长周期波浪作用下显著降低;现行规范中波高累积频率的切换在临界区域(H /d=0.3)将导致约40%的安全裕度误差,建议统一采用累积频率为5%的波高(H5%)作为稳定性评估特征波高;所建模型的调整R2达0.923,预测精度显著优于传统立方公式。在此基础上,进一步推导出适用于主、次护面块体的工程简化公式,为海岸防护结构的可靠性设计与安全评估提供了坚实理论与实践支持。