液态CO_2相变破岩技术在地铁基坑开挖中的应用

针对硬岩地质的地铁基坑开挖工程,传统的炸药破岩技术存在着炸药审批困难、储存运输风险高和爆破能量难以控制等问题。为解决上述问题,以长沙某地铁基坑开挖工程为背景,运用液态CO_2相变破岩技术替代传统炸药爆破进行破岩开挖,并对其破岩效果和安全性进行分析与监测。研究结果表明:液态CO_2相变破岩技术在破岩效果上能替代传统炸药爆破的方式,在安全性上符合爆破安全规程规定,可在类似硬质岩体的开挖工程中推广使用。     

复杂环境下地铁施工二氧化碳破岩技术研究

某地铁标段位于城区,周边施工环境敏感,建(构)筑物密集,对石方开挖振动、噪声等控制要求较高。若采用静力爆破、机械开挖等方式进行石方开挖,工效较低,难以满足工期要求。决定采用二氧化碳液-气相变膨胀破岩技术进行破岩,并开展了现场对比试验。研究表明:单排布孔试验中,测点的振动速度小于0.1 cm/s,未触发振动监测仪;双排布孔试验中,近点的最大振动速度为2.187 cm/s,远点的最大振动速度为1.817 cm/s,均小于一般建筑物的安全振速(3 cm/s)。该技术具有较好的安全性,且对周边环境的影响较小,验证了其在复杂环境下应用的可行性。     

TBM破岩机理及刀圈改形技术研究

通过地应力对破岩影响的分析,对TBM破岩机理进行了研究,着重考虑了岩石破裂角对破岩效果的影响.在刀圈荷载一定的条件下,为提高破岩效果可以针对不同的岩石采用不同的刀圈外形.结合秦岭隧道的工程实际,提出了提高工作效率的刀圈改形方案.     

CO_2激光切割机切割技术及应用

阐述CO2激光切割机的切割原理及工艺特性,分析影响切割质量的主要切割参数,给出在实际使用中总结的几点经验。     

TBM盘形滚刀破岩刀刃应力分布研究

为了研究盘形滚刀破岩过程中刀刃应力分布规律,利用数值模拟对滚刀破岩过程进行分析,同时,进行盘形滚刀切削岩石过程中刀刃应力应变测试。研究结果表明:在滚刀破岩过程中,刀刃应力从刃底沿径向逐渐减小,且最大值位于刃底边缘;刃底径向应力从接触岩石到最大侵深过程中经历加载-峰值-卸载3个阶段;随着滚压时间的变化,刀刃切向应力值符号发生改变,而径向应力值则一直保持为非正;随着贯入度增加,径向应力与切向应力均变大,且径向应力变化趋势更明显。此外,刀刃径向应力明显大于切向应力。     

TBM滚刀破岩时滑移量的数值模拟研究

TBM破岩用的盘形滚刀消耗量大且价格昂贵,不合理的换刀会对工期、施工成本以及TBM本身造成不利影响,研究盘形滚刀的磨损特性以及预测滚刀磨损具有重要意义。滚刀破岩时其受力情况及滑移量对滚刀磨损机理及磨损量的预测至关重要,本文利用软件ABAQUS建立了盘形滚刀破岩过程的有限元模型,研究了滚刀滑移现象以及滚刀受力分布情况。定量地分析了滚刀贯入度以及滚刀与岩石间的摩擦系数对滚刀滑移的影响。结果表明:滚刀破岩时的滑移量与贯入度成正比,与摩擦系数成反比。所得结果可以为滚刀磨损量的预测提供参考。     

基于施工条件下的盘形滚刀破岩数值研究

考虑到全断面硬岩掘进机盘形滚刀破岩时受力情况的复杂性,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对滚刀受力进行研究。依托于吉林引水工程地质与TBM设备参数,建立滚刀-岩石三维数值模型,并将数值结果与现场实际掘进参数对比验证数值模型的准确性,在此基础上获得不同刀间距与贯入度下滚刀受力的变化规律。模拟结果展示了破岩过程中滚刀所受到的垂直力随破岩距离的增长而剧烈振荡变化,在贯入度定值下,滚刀所受到的垂直力随着刀间距的增加而增大,滚动力受刀间距影响不大;在刀间距定值下,随着贯入度的增加,垂直力与滚动力均逐渐增加。研究结果可为改善盘形滚刀的设计、延长其使用寿命提供一定的理论指导。     

地应力对TBM滚刀破岩力影响室内试验研究

为研究地应力对隧道掘进机(TBM)滚刀破岩力的影响,采用北京工业大学研制的机械破岩试验平台分五个双向等围压模拟地应力对重庆青砂岩进行室内全尺寸线性切削试验。结果表明,围压对TBM滚刀破岩的影响可划分为三个阶段,即强化效应阶段、损伤效应阶段和破裂效应阶段。本文深入揭示围压对盘形滚刀受力性能的影响,为川藏线地应力条件下TBM开挖时刀盘动力参数设计与施工运行参数优化提供参考。     

基于ABAQUS的单双滚刀破岩分析

为研究无初始角速度的被动滚动和有初始角速度的主动滚动这两种运动模式下全断面隧道掘进机滚刀破岩历程的摩擦耗能差别以及不同间距下双刀协同破岩的工作状态,探寻最优刀间距,利用ABAQUS对滚刀破岩过程进行有限元分析.结果表明:滚刀与岩石接触之初,接触应力持续增加导致岩石破碎后,无论滚刀有无动力,其摩擦耗能均随掘进距离线性增加...     

极硬岩地层小直径盾构破岩形式设计与应用

盾构机的破岩性能将直接影响其施工效率与经济性,而合理的破岩形式是提升盾构破岩性能的关键。依托韩国Gwangyang-Yeosu海底电缆隧道穿越的地层条件、盾构隧道规格等情况,在结合对泥水平衡盾构机两种主流破碎形式特性类比的基础上,选定了小直径泥水平衡盾构机的破岩形式。随后基于现有的破岩理论研究成果,分别对选定的盾构机刀盘及锥式破碎机结构进行针对性设计和破岩性能研究分析,并将分析结果应用于工程实际;实践表明,设计选定的破岩形式满足目标工程施工需求,能为今后类似工程的盾构破岩形式设计选型提供一定的借鉴和参考。     

基于三维颗粒流模型的TBM滚刀顺次破岩的研究

从岩石细观破坏角度出发,基于颗粒离散元法,建立隧道掘进机(TBM)单滚刀破岩三维颗粒流模型,对比分析滚刀侵压破岩、滚压破岩模式下岩石裂缝的扩展规律和滚刀受力特征。在此基础上,建立双滚刀顺次破岩三维颗粒流模型,分析不同断面形态下岩石裂缝扩展的范围以及不同刀间距下破岩比能与贯入度的关系。结果表明:滚刀侵压破岩时,岩石以剪切破坏为主,垂直力随着贯入度的增加而增加,且贯入度为6mm时,垂直力达到58.0kN;滚刀滚压破岩时,岩石以张拉破坏为主,滚动力、垂直力呈锯齿状波动变化,平均滚压力约为5.6kN,平均垂直力为20.67kN,小于侵压破岩时的垂直力;采用双滚刀顺次破岩时,与侵压破岩相比,滚压破岩的岩石裂缝纵向扩展深度较小、径向扩展范围较大,而且当刀间距与贯入度的比值较大时,滚压—侵压断面上的岩石裂缝最不易贯通,在两滚刀中间位置处容易形成岩脊;当刀间距与贯入度的比值为10时,滚刀破岩的比能最小,破岩效率最高。     

球型镶齿滚刀参数对破岩比能影响性研究

研究球型镶齿滚刀破岩过程中刀盘转速、钻压、镶齿数、刀盘间距以及贯入度5种因素对破岩比能的影响,利用ABAQUS有限元计算软件,建立双排滚刀直线切割围岩的动力显式模型;基于正交试验法,设置五因素四水平正交试验L16(4~5),通过极差分析和方差分析找出不同因素变化对破岩比能的影响规律,并对比分析最优组合和最不利工况下滚刀滚动力和破岩效果。研究结果表明:影响滚刀破岩比能因素的主次顺序依次是钻压、刀盘排距、转速、刀齿数和贯入度;适用于中风化凝灰岩互层的钻具参数为转速12.56 m/s,钻压25 kN,刀齿数34个,刀盘排距35 mm,贯入度1 mm,此时的破岩比能为0.382 8 MJ/m~3,优化效果较好。     

杭州地铁2号线盾构软土区过硬岩技术研究

鉴于杭州地铁2号线在软土地层中突遇强度较高的石英硬岩岩脉,对后阶段设计采用何种思路、施工采用何种方法、因此如何选择合理的施工方案、采用合适的开挖设备,对设计和施工均提出了较高要求,通过既有成功施工案例的研究,对杭州地铁2号线盾构在软土区过硬岩进行分析、探讨,并结合该工程特定地质、环境条件进行分析和研究,最终采用合理的盾构机选型,对刀盘进行改造及刀具优化,很好地控制地面沉降,确保该区间的顺利贯通。     

铁路膨胀岩隧道施工技术研究

本文对国内外大量膨胀岩隧道工程实例和监测资料进行了总结、分析，由此提出了膨胀岩隧道的设计、施工原则以及隧道施工方法，并结合当前的工程实践，介绍了膨胀岩隧道的施工对策。     

浅谈软岩路基施工技术研究

对影响软岩路基施工的多种参数,即填料颗粒级配、松填厚度、最大干密度、最佳含水率、压实度等通过试验实测,得出它们之间较优化的组合。这种路基在许多地区具有代表性和典型性,研究成果可供类似工程借鉴。     

相变蓄能技术在冷藏运输中的应用研究

阐述了相变蓄能技术的概念与特征,提出了相变蓄能技术在冷藏运输中的应用,并论证了该项目将具有的社会经济效益。分析表明相变蓄能技术在冷藏运输中的应用是可行和必要的。     

单向非贯通节理岩体滚刀破岩 特性离散元模拟

相较于贯通节理,岩桥的存在使非贯通节理岩体受力破坏过程更加复杂。为探明其对破岩影响,通过采 用 PFC2D建立单向非贯通节理岩体滚刀破岩离散元模型,研究岩桥长度和倾角对岩体破碎模式、法向力、裂纹数 量及比能耗等参数的影响,揭示非贯通节理岩体滚刀破岩特性。研究发现：岩体以张拉破坏为主,节理对裂 纹扩展的“导向作用”明显,裂纹扩展方向总是趋向于和其距离最近的节理;竖向应力水平随节理倾角增加呈现 先增大后减小的趋势,在 45°倾角下达到最大值,应力区形状受到节理位置影响,两者具有一致性;完整岩体法 向力均值和峰值均大于节理岩体,节理对于破岩过程具有明显的促进作用;0°、60°、90°节理倾角下的比能耗值 明显低于其他节理组合,60°倾角下呈减小趋势,在岩桥长度为 25 mm 时取得最小值;0°、90°倾角下呈先减小后 增大趋势,在岩桥长度为 15 mm 时取得最小值。     

基于CO_2排放的车辆路径优化模型及其算法研究

物流不仅是能源消耗大户,同时也是CO2排放的重要来源。在分析配送车辆燃油消耗和CO2排放因素的多种车辆类型车辆路径问题特点的基础上,构建其相应的优化模型,并给出基于遗传算法的启发式求解算法。最后,针对该模型和求解算法进行数值算例仿真,研究结果显示:路径最短的路线不一定是能耗最小的路线;与传统基于路径最短的车辆路径对比,基于CO2排放的车辆路径总行驶里程较长,但其综合成本较低;遗传算法是解决绿色车辆路径问题的一个有效的求解算法。