隧道洞口滑塌与支护结构破坏特征数值模拟研究

隧道洞口段一般埋深较浅,围岩条件较差,很难稳定成拱,因而在隧道开挖后极容易受到外界扰动作用而发生坍塌变形。尤其在遇水软化的膨胀性黄土地层中建设隧道时,需要考虑降雨作用对隧道稳定性及支护结构变形的影响。本文通过数值模拟方法,结合现场观测以及室内实验,对太原某黄土隧道洞口滑塌及支护破坏特征进行了分析研究。结果表明:该隧道洞口支护结构发生破坏一方面是由于洞口浅层土体本身强度不足,且黄土遇水后强度急剧降低,围岩发生塑性变形,塑性区范围迅速扩展,围岩承载能力急剧降低;另一方面是由于膨胀性黄土遇水膨胀,产生较大膨胀力,使围岩内部应力急剧增加并且作用在支护结构上,从而导致支护结构破坏,引起隧道塌方。     

基于互信息和贝叶斯网络的船舶碰撞风险预测研究

船舶碰撞事故对航行安全威胁严重,不仅会导致船舶、货物的损坏,还会对航道和水域环境造成污染,如果船上装载的石油、危化品等物质由于事故原因产生泄漏,更是会对临近水域及生态环境带来灾难性破坏。因此,对船舶(特别是危化品运输船舶)碰撞风险的预测和管理一直受到各界的重视。本文在全面分析船舶碰撞事故风险因素的基础上,利用互信息理论计算事故数据特征因素间互信息值,确定了各碰撞风险特征因素间的依赖关系,并最终建立了船舶碰撞险情的贝叶斯网络预测模型,以期为航运企业和航道管理单位的管理提供理论依据,从而减少船舶碰撞事故,保障我国航运业的安全、高效和绿色发展。     

深海拖曳系统自稳定二级拖体姿态控制研究

二级深拖系统具有可控性强、母船扰动弱等优点,是重要的海洋探测平台。在实际工作中,二级拖体姿态稳定是保证探测数据准确的基本前提。本文以具有自主调节功能的二级拖体为例,对其姿态控制进行研究。首先建立了二级拖缆的“弹簧——阻尼”模型,并在此基础上建立了二级深拖系统的数学模型。其次根据该系统具有非线性、时变性等特点,设计了具有参数自修正功能的模糊自适应PID控制器,以实现在不同工况下对二级拖体的姿态进行控制。仿真结果表明,未加载控制器时,海况变化对拖体姿态有显著影响,其俯仰角和横滚角均会发生大范围波动。加载模糊自适应PID控制器后,拖体通过自主调节,能够使姿态波动控制在较小范围,从而满足工作要求,验证了拖缆数学模型的正确性和所采用的控制方法的可行性。     

基于ADRC的调距桨伺服控制系统设计

船舶调距桨推进系统具有典型的非线性和不确定性,以及柴油机、推进轴系和螺旋桨三者的强耦合性,并受到其执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得调距桨伺服控制系统的设计非常困难。本文建立了基于自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的调距桨伺服控制系统数学模型,对自抗扰控制器的原理及参数整定进行了分析,采用Matlab/Simulink完成仿真程序的设计和研究,ADRC螺距控制与传统的PID螺距控制相比,具有良好的鲁棒性和稳定性,尤其在抗扰性能方面具有良好的控制效果。     

应用于船舶压载水处理系统的自清洗过滤器技术

介绍了2种用于压载水处理系统的自清洗过滤器的工作原理和技术特点,并结合过滤器陆基试验的测试结果,对这2种自清洗过滤器在3种水质下的过滤效果和反冲洗效果进行分析和总结,结果可为压载水处理系统用的自清洗过滤器设计和选型提供一定参考。     

船舶区域舱室复合环境综合评价方法研究

舱室环境直接影响船舶居住性和船员舒适性,可以此为切入点通过环境评价来验证布置方案的合理性。该文通过对舱室温度、光照、通风和噪声的分析,明确了舱室环境因子的影响原则,并在此基础上引入模糊数学理论,建立综合评价数学模型并进行验证。结果表明:模糊综合评价方法能较好反映区域舱室复合环境状况的好坏,为舱室布置提供客观的数据支撑。     

基于文献检索的中国海堤监测研究进展

针对全球气候变化、海平面上升及大型围垦项目白热化推进背景下的海堤安全问题,开展中国海堤监测现状研究。采用大数据分析方法,依托中国期刊全文数据库CNKI,从海堤检测与监测理论、海堤状态安全检测、海堤安全长期监测以及经典海堤监测案例这4个全新的角度,分析我国海堤监测的现状。结论表明:现有海堤监测大多集中在施工期监测方面,对老海堤安全隐患的研究还不够全面和深入;指出海堤监测理论中渗压和沉降理论2个分支均未提及海浪本身对海堤的影响,建议将波浪资料纳入海堤渗压及沉降等影响因子中;建议提出一套规范化的海堤隐患检测综合方法,将海堤自身变形监测资料与海洋水文监测资料同步集成、综合分析进而实时预测海堤安全。     

近岸深水联排灌注桩施工工艺优化

采用传统的冲孔灌注桩施工工艺进行海上灌注桩施工时,往往会面临适用条件限制、环境污染、施工成本增加等问题。针对三亚凤凰岛项目海上冲孔灌注桩施工特点,介绍通过优化钢平台结构形式及布局设计、泥浆循环系统优化设计、结构稳定性计算、"四新设备"创新应用等措施,有效降低施工成本、提高施工效率、减少环境污染、提高施工质量。结果表明采取的工艺优化和平台改进措施效果良好、实用性强。     

深中通道工程对伶仃洋水流环境的影响

伶仃洋是珠江河口东四口门入汇的喇叭状河口湾,径、潮交汇,动力复杂。利用伶仃洋河口潮流数学模型从潮位、流速、流态、动力格局方面探讨了深中通道工程建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响。研究结果表明:深中通道工程建设对伶仃洋潮流动力环境影响的范围和强度均以西人工岛附近为最大,锚碇水域次之,东人工岛及桥区附近相对较小;近岛、桥局部区域潮位及流场的变化比较明显,对伶仃洋滩槽总体格局影响不大。     

利用数学模型进行港内长周期波浪风险分析

针对港内长周期波风险问题,使用MIKE 21 BW模型建立了港内波浪传播数学模型。模型的构建使用了白噪谱和天然波况作为入射波浪条件。基于白噪谱的模拟结果,使用数字滤波技术分析了港池固有共振周期,并给出了相应共振周期下的水面高程和能量密度分布;基于天然波况的模拟结果,提取了泊位处的波高时间序列,以30 s为界限,分离出了长周期波。以西非某港为例,探讨了港池的长波风险,模拟结果可作为港池布局的参考依据。