基于双段求解的高精度浮尘离散模拟方法与应用

对掌子面爆破后隧道内浮尘时空演化特征进行动态模拟求解时引入数值逼近模型拟合出浮尘的初始排放量，在此基础上根据隧道实际工况提出了双段离散求解的数值模拟方法，解决主观赋值及精确求解的问题。以贵州某在建隧道为研究背景，利用有限元Ansys-Fluent软件离散模式对浮尘的动态时空浓度场进行双段求解计算,一阶段对静风状态下浮尘浓度梯度上的弥散进行模拟，二阶段对机械通风条件下浮尘的随流扩散进行模拟。研究结果表明：通风试验周期内沿程采样点模拟数据与实测数据的最大误差百分比为13.67%，随机采样点最大误差百分比为12.39%；采用双段模拟求解法对其他两座风筒拱顶布局、台阶法开挖的在建隧道进行了浮尘动态模拟，各随机采样点上误差百分比均控制在11%以内。相关数据表明双段模拟求解法具有普遍适用性，不同工况下均可有效保证模拟数据的低误差百分比，双段模拟求解法可作为掌子面爆破后浮尘动态演化的一种新型高精度模拟应用方法。     

基于水锤模拟的长输管道运行薄弱段分析

结合国内某长距离输水管道工程实例,通过水锤模拟对输水管道进行典型工况分析,确定输水管道易发生爆管的薄弱地段,并判断其危险等级。结果表明：对长距离输水系统进行典型工况水锤模拟可有效判断管道薄弱位置,通过对爆管事故内因、外因分析可预测管道薄弱段发生事故时危害程度。针对不同工程特点进行长输管道运行薄弱段分析,可提高供水可靠性,为管道安全运行管理提供依据。     

八达岭地下站区间隧道火灾控制研究

采用FDS软件对八达岭地下车站相关隧道段的火灾工况进行三维数值模拟计算,结果是火灾强度为20 MW时隧道段的临界风速为3 m/s;采用一维数值模拟方法研究分析了火灾发生在隧道段不同位置时的通风方案,结果表明:合理的利用竖井内轴流风机,可以最大限度地减少隧道内射流风机的数量。     

输气管道泄漏率计算与扩散模拟方法述评

分析了研究输气管道泄漏率计算与扩散模拟对管道泄漏事故后果评价和事故处理的重要意义,综述了国内外输气管道泄漏率的稳态、瞬态计算模型,指出其适用范围;总结了输气管道泄漏扩散模拟的各种方法及其优缺点,建议建立较简单的气体扩散模型,应用三维计算模型及湍流统计、模式理论模拟输气管道泄漏情形.     

节段预制装配式综合管廊抗震性能研究

文章以某采用节段预制装配式施工的地下综合管廊项目为背景,对预制管廊节段之间接头连接、结构-土体相互作用及预制和现浇结合处边界条件问题进行简化,根据推导的接头刚度计算公式和规范中建议采用的等待土弹簧计算公式,得到SAP2000有限元模型中的分析参数,并采用弹性设计反应谱方法和非线性时程分析方法对节段预制管廊结构进行抗震性能分析,主要得到以下结论:自重作用下,跨中区域处管廊顶板部分出现受拉现象,顶板弹性橡胶垫可能出现弹性压缩减弱,在1/7跨径和6/7跨径位置,底板弹性橡胶垫出现弹性压缩减弱;横向地震作用下,跨中位置附近的接头和节段均为抗震薄弱环节,侧墙更容易出现橡胶垫张开甚至漏水问题,预制与现浇结合位置最容易发生剪切破坏,因此在跨中位置和预制拼装与现浇结合位置对土体采取相应加固处理措施显得很有必要。     

城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟

为了对火灾下城市综合管廊的消防及其结构设计提供一定参考依据,文章以义乌商城大道地下综合管廊工程为依托,采用三维火灾动力学模拟软件FDS5.0建立高压电力舱火灾模型,针对电缆火灾对其舱室内部火灾发展过程及温度分布进行模拟研究。并将300℃作为混凝土结构高温损伤的临界条件,通过ANSYS有限元软件对舱室结构进行热分析,得到火灾下管廊结构温度场分布以及结构高温损伤深度。研究结果表明,若电缆舱室内下层电缆发生火灾时,其同侧上部电缆和另一侧电缆将先后被引燃,火势迅速扩大,其火灾最大热释放速率为11.5MW;且电缆燃烧范围相比于整个防火分区较小,可采用密闭自熄方式并辅以自动灭火系统进行火灾处理,属通风控制型火灾;在短期电缆火灾作用下,舱室内电缆燃烧使管廊结构形成了温度梯度较大的非线性温度场,且仅在一定范围内对结构造成高温损伤。     

城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟北大核心CSCD

为了对火灾下城市综合管廊的消防及其结构设计提供一定参考依据,文章以义乌商城大道地下综合管廊工程为依托,采用三维火灾动力学模拟软件FDS5.0建立高压电力舱火灾模型,针对电缆火灾对其舱室内部火灾发展过程及温度分布进行模拟研究。并将300℃作为混凝土结构高温损伤的临界条件,通过ANSYS有限元软件对舱室结构进行热分析,得到火灾下管廊结构温度场分布以及结构高温损伤深度。研究结果表明,若电缆舱室内下层电缆发生火灾时,其同侧上部电缆和另一侧电缆将先后被引燃,火势迅速扩大,其火灾最大热释放速率为11.5MW;且电缆燃烧范围相比于整个防火分区较小,可采用密闭自熄方式并辅以自动灭火系统进行火灾处理,属通风控制型火灾;在短期电缆火灾作用下,舱室内电缆燃烧使管廊结构形成了温度梯度较大的非线性温度场,且仅在一定范围内对结构造成高温损伤。     

基于变形监测的公路边坡失稳原因及支护措施研究

文章以广西某高速公路深挖路堑边坡开挖支护为研究对象,结合现场调查、变形监测等结果分析了边坡开挖的变形响应特征及失稳原因,同时利用Geo-studio软件进行数值模拟,分析了边坡开挖后失稳及卸载后锚杆加固两种工况下边坡的变形特征及稳定性。结果表明：工程建设过程中结合现场调查和变形监测可实时追踪边坡的变形响应特征,数值计算方法可为变形边坡的动态设计提供可靠的计算结果,实施卸载+锚框架梁后边坡整体稳定性系数满足稳定性要求,可为今后类似工程提供参考。     

采用平导超前和无轨运输方式的长大瓦斯隧道施工六阶段通风技术

合理的通风设计是降低隧道长距离穿越煤系地层时所面临的严峻瓦斯灾害风险的重要措施。文章针对成贵高铁老房子隧道长距离穿越高瓦斯地层时的通风难题,设计出一套随施工进度变化可进行调整的先压入后巷道式的六阶段通风方案,并采用Fluent软件模拟分析,最后以实际监测结果进行验证。结果表明,第四阶段通风效果最差,为通风最不利工况,该阶段隧道内瓦斯浓度均未超过0.5%的限值,其它阶段隧道内风流中最大瓦斯浓度为0.08%,所有指标均满足规范的要求。由此可知,六阶段通风方案通风效果良好,可为类似工程设计和施工提供良好的借鉴作用。     

基坑边坡水平位移监测及MIDAS/GTS有限元模拟分析

以张家口市一施工工地基坑开挖设计方案为依托,运用MIDAS/GTS NX三维有限元数值模拟分析软件进行基坑边坡倾斜数值模拟研究。通过现场测定得到土的各项参数,应用于三维模型,验证MIDAS/GTS NX软件数值的合理性。结果表明:通过将MIDAS/GTS NX软件模拟得到的数据与现场实测数据相比较,因现场环境的不确定性,模拟数值与现场实测数据略有不同,但可为基坑开挖提供参考数据,为日后工程项目提供借鉴。     

沉管隧道节段接头剪力空间分布规律研究

为研究沉管隧道节段接头剪力键剪力沿纵向与横向的空间分布规律,文章以地基差异沉降作为试验控制变量,在沉降试验平台上进行了1∶4.69的大比尺沉管节段接头模型试验。同时,在考虑剪力键橡胶垫双线性材料特性及与沉管节段之间、节段与土体之间接触效应的情况下,开展了沉管隧道节段的足尺三维数值模拟。通过模型试验结果与数值模拟结果的对比分析,表明:节段接头剪力键横向剪力分布存在不均衡性,单纯按剪力键榫与剪力键槽接触面积或平均分配接头剪力的设计方法存在一定缺陷;沉管隧道节段接头剪力沿纵向均呈开口向上的二次曲线左半部分的形态进行传递,但随着差异沉降的增大,剪力的衰减速率也在增大;纵向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为3个节段;横向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为4个节段。相关研究方法与成果可以为沉管隧道接头研究及剪力键设计提供参考与依据。     

沉管隧道结构耐火保护技术数值模拟研究

沉管隧道由于其结构特殊性,空间密闭,存在管节及节段接头,一旦发生火灾,给人员安全带来威胁的同时也会对隧道结构造成严重破坏。本文从数值模拟方面,分别针对沉管隧道局部1∶1结构、管节接头,在RABT升温曲线下,不同厚度防火板保护下模拟受火2h,进行了模拟计算,并对计算结果分析,通过分析可为以后相关科研及实际应用提供参考。     

沉管隧道结构耐火保护技术数值模拟研究

沉管隧道由于其结构特殊性,空间密闭,存在管节及节段接头,一旦发生火灾,给人员安全带来威胁的同时也会对隧道结构造成严重破坏。本文从数值模拟方面,分别针对沉管隧道局部1:1结构、管节接头,在RABT升温曲线下,不同厚度防火板保护下模拟受火2h,进行了模拟计算,并对计算结果分析,通过分析可为以后相关科研及实际应用提供参考。     

新建天然气管道顶管穿越干线公路的施工过程数值模拟分析

随着我国长输油气管道行业的高速发展,新建油气管道与既有公路交叉问题日益凸显。文章以大理到临沧段某天然气管道建设项目穿越干线公路的工程实例为研究背景,采用数值模拟的手段,建立顶管穿越既有公路的工作井和接收井基坑开挖、套管顶进与出土、基坑回填施工全过程的三维数值模型,分析了新建天然气管道顶管施工对所穿越既有公路的影响,结论与现场情况基本吻合,可为类似的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

压出式空气幕通风技术在隧道施工中的应用

对目前国内施工隧道的主要通风方式进行分析,通过实测数据阐述了爆破后通风过程粉尘运移规律,指出了隧道施工过程中主要污染源以及空气净化技术存在的问题.在此基础上.提出了压出式空气幕通风技术.通过数值模拟方法,比较了压入式隧道通风与压出式空气幕隧道通风效果.结果表明,压出式空气幕通风技术可以降低隧道施工中的粉尘和烟尘,改善隧道作业空气环境,其通风效果更优越.     

基于遍布节理模型的超大断面隧道开挖优化研究

为优化节理发育岩体条件下超大断面隧道开挖方法,文章以天峨至北海公路(巴马至平果段)山贡隧道为工程依托,通过引入遍布节理模型开展隧道开挖过程数值分析,并建立0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m共6种中隔壁法循环开挖进尺数值模拟工况,从围岩变形及塑性区分布的角度分析循环开挖进尺对围岩稳定性...     

天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效分析及对策

文中以弥陀输气站21#双作用节流截止阀失效为基础,分析生产运行工况,模拟气体流向和流态,分析失效过程。结果表明:高速天然气流过阀门时,因流道发生改变,在下阀腔内形成涡流,对阀门底座法兰与阀体密封面形成冲刷,导致阀门失效和天然气泄漏。根据失效原理制定预防控制措施,防止失效事故发生。     

长输架空管道停输后内部介质传热分析

采用显热容方法,建立架空管道停输温降数学模型,利用UFD软件针对典型停输工况进行数值模拟。根据管道内部液相原油平均流动速度的变化情况,对比分析了停输过程中自然对流换热过程的变化及影响。结果表明:从停输至原油全凝过程的后半程,可忽略自然对流换热的影响。研究结果进一步完善了原油相变传热机理,并可为长输管道停输维修时间及再启动条件的确定提供必要的支持。     

双洞公路隧道洞口废气污染影响的数值模拟

以双洞单向公路隧道洞口段气流为对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件,从不同自然风条件、洞外段设置挡风壁和两隧道洞口不同相对位置(横向间距5～50 m)三个角度,数值模拟了出口废气的扩散情况,并相应得出对另一隧道入口污染的影响程度.研究结果表明,邻近隧道入口受出口废气污染的影响程度随不利风向的自然风速的减小以及两隧道洞口间距的增大而减小;洞外段合理的尺寸与形状的挡壁能有效减少甚至消除出口污染物扩散对其入口的影响.从而推出结论:对于特定隧道,洞口处的常年自然风的风向和风速大小与隧道通风效果息息相关;对于特定地形和特定自然风,可以通过选择适当的洞口间距来改善隧道的通风效果;如两洞口间距很近,则于洞口外两洞间设置挡风壁可有效提高两隧道的运营与防灾通风效果、降低废气污染程度.     

ABAQUS强度折减法在抗滑桩边坡稳定性监测中的应用

为了合理设置抗滑桩边坡监测的监测点、监测方式及监测预警值,文章利用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,采用强度折减法对广西某高速公路抗滑桩边坡段进行了边坡失稳状况模拟,并对比分析了现场失稳监测数据和数值模拟结果,发现模型失稳时的抗滑桩顶位移值与实测值仅有2 mm的不闭合量,验证了所建模型的精度较高,说明以强度折减法来...