高频破碎锤冲击作用下礁石损伤特性及影响规律*

为研究长江航道环境敏感区高频破碎锤水下破礁特征,采用理论分析和数值模拟方法,分析高频破碎锤冲击作用下礁石的损伤特性及影响规律。结果表明,冲击钎杆周边岩体以剪切破坏为主,远离钎杆处岩体则以拉破坏为主。凿入深度、破碎深度及破碎宽度随工作压力与冲击频率的增大而增大,随礁石强度的增大而减小,高频破碎锤不宜破碎强度太高的礁石;大于临界冲击频率时,破碎参数改善不显著。工作压力是影响高频破碎锤破礁效果的主控因素,其次是冲击频率,最后是礁石强度。建立了钎杆凿入深度与岩体破碎体积的数学关系,提出了高频破碎锤破礁工效计算方法。研究成果对优化高频破碎锤破礁参数、提高破礁效率具有参考价值。     

高频破碎锤清礁的凿入规律研究

高频破碎锤是一种符合生态航道整治要求的新型除礁技术。为探究高频破碎锤清礁的凿入规律,通过高频破碎锤凿击模型试验,以凿入深度为衡量破岩效率的主要参数,研究钎杆凿入深度随时间变化的规律,分析不同岩体强度和不同工作档位对凿入深度的影响,在此基础上拟合不同工况下凿入深度分别与凿击时间和岩体强度的经验公式。研究结果表明：凿入深度随凿击时间呈非线性正增长关系,增长幅度随时间增大而减小;凿入深度随岩体强度增大而减小;凿入效率随工作档位变大而提高,其中3档为最佳工作档位。     

高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究

破碎锤破岩法作为一种生态环保的清礁方法,在工程建设及航道整治开挖中得到越来越广泛的使用,但关于高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究较少,破碎锤冲击参数对礁石损伤破碎的影响研究不足。基于水下破碎锤清礁现场试验数据,建立破碎锤冲击下岩体损伤数值计算模型,探究不同参数下的破碎锤破礁规律,并运用极差分析法分析破碎锤破礁的主控因素。结果表明：随着工作油压的增大,礁石破碎参数非线性增加,破碎体积线性增加;随着冲击频率的增大,礁石破碎参数值先增加后保持不变;随着礁石强度增加,礁石破碎参数值均减小;工作油压是破碎锤破礁效率的主控因素,其次是冲击频率,最后是礁石强度。     

高频破碎锤阵列排布方式研究

水下炸礁是航道礁石整治主要整治方法,但在现有研究看来,水下炸礁无法满足生态环保的理念,亟需一套既能满足施工效率又能满足生态要求的破碎礁石的实验装置.本文通过理论分析、现场试验及数学模型验证,研究了高频破碎锤阵列排布方式,发现了两相邻破碎锤布置间距影响岩石破碎效果,破碎中心周边的临空面数量与破碎效率成正比;相同临空面数量...     

浅谈高频破碎锤清除水下礁石在航道整治工程中的应用

结合航道清礁工程案例,对渔业保护区等作业条件下水下礁石破除难题展开了分析,提出采用高频破碎锤施工技术整治航道礁石。结合工程施工条件编制科学施工方案,明确工艺流程和相关技术参数,从设备准备、测量定位、水下作业等方面把握高频破碎锤操作要点,能够成功将施工区全部礁石破除,确认不存在浅点,因此提出的技术方案可供同类工程参考。     

水下钻孔破岩爆破振动衰减规律试验研究

为控制和减少水下钻孔爆破水击波有害效应,研究水下钻孔爆破振动衰减规律,依托贵港二线船闸下游船墩前沿爆破施工区域,开展了水下钻孔爆破数据检测,测试水击波超压峰值、地震波振动数值。由于水击波传播过程中影响因素众多,难以进行精确计算。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下钻孔爆破水击波传播规律的基础上,进行超压峰值传播衰减规律回归计算,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。     

基于ABAQUS仿真的水下液压破碎锤凿岩施工参数设计

针对液压破碎锤水下凿岩施工无法可视化、施工参数难确定的问题，采用ABAQUS仿真平台进行水下液压破碎锤凿岩模拟，对凿岩施工参数设计进行理论研究。不同型号破碎锤的冲击能大小对凿岩速度的影响很大，为获得理想的施工效率，需根据岩石参数选择破碎锤型号。研究发现3个自由面条件下凿岩产生2个方向的劈裂效果，随着凿岩布孔间距少量增大，凿入深度变化不大，但劈裂效果产生的深度变化较大。对于航道疏浚平整度要求高的情况下，选择凿入深度和产生劈裂效果深度相当的布孔参数，施工效率和施工质量均能达到理想的效果。     

水下排气流动与噪声特性试验研究

为明确水下排气噪声发生的空间位置,掌握流动形态对排气噪声的影响特征,在水池中通过水下摄像和噪声监测方法研究了瞬态水下排气过程。结果表明：40 mm管口水下稳定排气产生的气泡直径约3～21 mm,气泡群上浮平均速度为0.31 m/s;水下排气噪声主要发生在排气管口附近,在气泡形成过程中产生,单极子辐射占主导地位,是水下排气的主要噪声源;气泡上浮时的噪声总级远低于管口气泡形成噪声,与背景噪声接近,是水下排气中可以忽略的噪声源,其频谱特征中主要是气泡固有频率,峰值频率约800 Hz;气泡在水面破碎时产生的噪声比排气出口噪声略低,是水下排气的次要噪声源,偶极子噪声占主导地位。     

礁灰岩地区钢管桩沉桩的控制要点*

礁灰岩作为一种海洋生物成因的特殊岩土介质,所包含的土骨架颗粒多孔隙、形状不规则、易破碎、软硬交互,其工程特性与常规岩土存在较大差异,关于该地质条件下的沉桩施工经验也相对匮乏。针对礁灰岩地质条件下钢管桩的沉桩施工所遇到的停锤控制难的问题,从标贯试验、室内土工试验、施工参数以及高应变试桩等方面探讨沉桩的控制要点,提出入岩深度应作为沉桩停锤的控制指标,同时执行分区域沉桩提高工作效率,通过高应变试桩为每个划分区域定制标准桩长,为每个区域沉桩提供参考。     

水下可见光通信信道空间特性研究

本文详细分析海水信道的光学特性,梳理光在海水中衰减的主要影响因素,建立以叶绿素浓度为衡量指标的生物光学模型;并通过研究高斯光源分布函数、媒介光传输函数,建立高斯光源的光束传播函数模型;以此为基础,开展多种水质情况下的仿真实验,为水下可见光通信的信道空间特性研究提供完整可行的方法参考。     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析.结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板.     

水下均匀材料层的反射特性和对比试验

采用传递矩阵方法,推导给出水下单层非弹性均匀材料层和弹性均匀材料层的声反射、透射系数公式。设计并进行不同厚度钢板和玻璃钢板的声反射特性的对比实验。理论计算结果和实验结果符合,在水中钢板表现出绝对刚性的声学特性,而玻璃钢板由于特性阻抗小于钢板并且较厚,反射特性具有明显的振荡特性。     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析。结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板。     

水下礁石自动探测软件研发

针对当前水下礁石探测存在的工效低、准确度差的问题,依托科研项目研制了礁石探测设备,配合该设备开发了礁石自动探测软件。该软件由单片机程序和PC端程序组成,能够自动控制和实时监视钻机的运行。根据钻进速度与岩土坚固程度相对应的原理,自动判定水下礁石的存在,同时自动采集、记录礁石点的坐标和高程等数据。结果表明,软件测控功能多样、测控结果准确,成套设备的自动化程度高。     

三维聚焦破碎波相关特性的试验研究——单频聚焦

文章采用波能聚焦的方法,在港池中模拟了三维聚焦波浪,包括未破碎波浪和破碎波浪.通过改变聚焦波浪的方向分布范围,研究方向分布对聚焦波波高分布、几何破碎指标以及能量损失等参数的影响.实验结果表明方向分布范围对波浪的传播和破碎都有显著的影响,波浪方向分布宽时,波浪方向有向主方向集中的现象;同时波浪的破碎指标较方向分布窄时要大...     

大推力水下航行器运动偏移特性数学建模

水下航行器在维持深水域航行探测时需要大推力辅助,很容易产生运动偏移,为了提高水下航行器运动偏移特性数据分析的准确度,设计应用数学坐标建模思想,建立航行器偏移特性数学模型。引入地面坐标系和水下局部坐标系,建立整体坐标系概念,将航行器运行轨迹看做静态坐标变换过程,构建2项坐标转换方式,为了简化计算步骤,根据坐标系概念确定当前航行器水下流体微元,在浮力、环境力和重力引导下确定航行器运动方程表达式,依据运动方程表达式建立矢量控制模型,最终根据欧拉角关系速度矢量和偏转特性,解析控制模型,获取最终数据结果。实验数据表明,该分析模型法向阻力系数计算准确度提高了27%,切向阻力系数提高了22%,可以有效提高数据计算的准确度。     

水工建筑物水下三维检测精确定位分析

在复杂海况下,对水下的水工建筑物进行三维检测精确定位分析,目前有多种设备可选择。但检测的可靠性和精度需要进一步分析和验证。为此,结合广东揭阳石化原油码头工程,采用多波束测深仪系统和水下三维实时3D声呐系统,以点云数据建模,将2种系统采集的数据融合处理,可对建筑物的坐标和高程进行精确分析。其中,多波束测深仪系统可用于水下建筑物绝对坐标的测量,而实时3D声呐系统可取得目标物精确的模型图像,2种数据融合处理后,即可用可视化的方法对目标物的位置和状态进行准确分析。该方法可用于港口和码头维护以及水下建筑物检测,为老码头的改造、修复提出有效的检测定位方法和可视工具。     

水下泥泵液压控制系统的设计

介绍工程挖泥船水下泥泵液压控制系统的主要组成、工作原理、系统设计特点及推广应用情况。     

垂直入射时覆盖薄吸声涂层的高频反射特性分析

涂层隐身是水下目标声隐身的一个主要方法.针对水雷的特点,本文研究了水下目标覆盖薄吸声涂层的高频反射特性.根据垂直入射时多层介质的声传播理论,利用多层均匀复合结构的传递矩阵,研究了水中多层结构的高频反射特性,通过Matlab编程仿真了高频下覆盖薄吸声涂层时吸声涂层的厚度,杨氏模量,损耗因子对反射系数的影响.最后对吸声涂层的厚度对反射系数的影响进行了试验研究.结果表明,在高频范围目标表面覆盖薄吸声涂层可以有效减小目标回波信号强度,提高其声隐身能力.