开挖扰动及非达西渗流对隧道涌水的影响分析

研究目的:隧道开挖扰动对渗透系数的改变及扰动区的非达西渗流是影响隧道涌水预测精度的重要因素,为提高涌水预测精度,构建含扰动区的隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论、非达西定律及线性叠加原理推导涌水量及结构外水压力计算表达式,并进行退化分析,后对特征参数进行敏感性研究,最后通过与现场实测数据对比检验构建模型的合理性及公式推导的正确性。研究结论:(1)扰动区厚度及渗透系数的增加,减弱了围岩的阻水能力,导致隧道涌水量增加,提高施工技术水平,降低扰动程度与扰动范围可减弱扰动区围岩渗透系数的变异性,对隧道运营期阻水有积极作用;(2)适当提高注浆圈的抗渗性能可有效降低隧道涌水量,但随注浆圈抗渗性能的增加,对隧道涌水量降低的作用逐渐趋于平缓;(3)考虑扰动区对围岩渗透系数的改变及非达西渗流影响时,涌水量预测误差可由8.9%降低为4.2%;(4)本研究成果可为考虑开挖扰动对隧道涌水影响的研究提供理论指导。     

基于扩展卡尔曼滤波和初等变换的结构参数和荷载识别研究

扩展卡尔曼滤波(extend Kalman filter,EKF)是一种能有效识别结构参数的时域方法,但经典的EKF需要已知外激励信息。在实际工程中,由于受各种条件限制,往往难以有效获取作用于结构的外激励信息,这大大限制了此类EKF算法的工程应用。为克服这一局限性,提出一种基于EKF的未知激励下的结构参数识别方法。通过初等行变换矩阵,变换观测方程,消除未知外激励在观测方程中的影响。利用状态方程获取先验估计,并基于变换后的观测方程,进一步获取结构状态的后验估计,从而实现结构参数的有效识别。同时,基于当前时间步的系统状态和观测信息,识别作用于结构的未知外激励。通过剪切框架结构模型和平面桁架2个数值算例,验证该方法的有效性。此外,通过进一步识别未知激励作用下含有Dahl模型的非线性结构,验证该方法在非线性系统参数识别中的可行性。研究结果表明,在考虑部分响应观测和噪声影响下,该方法能有效地对线性和非线性结构的参数及未知外激励进行识别。     

黄土地区涵洞接长对既有线的影响

依托实际工程,分析黄土地区涵洞接长施工技术难点,确定弱扰动涵洞防护方案,优化涵洞接长结构和过渡段填筑施工方案,基于各阶段监测数据,探究涵洞接长方案对既有线的影响。结果表明：弱扰动涵洞防护方案实施时对既有线影响较小,且在钢板桩施工阶段对既有线影响最大（<0.5 mm）;涵洞接长结构（横向）和过渡段填筑（纵向和横向）采用对称施工,可有效降低既有线两侧变形值的差异对既有线轨道水平值的影响;涵洞上侧位置变形随复合地基施工波动,且整体呈上升趋势,而过渡段位置变形先增加后降低,且涵洞上侧位置变形大于过渡段位置;各侧物位计变形随本侧底板、侧板、顶板和八字墙浇筑阶段均发生突降变形;各工点物位计沉降值均随过渡段填筑高度的增加呈非线性增加,且各填筑阶段过渡段位置沉降变化值均高于涵洞上侧。     

发电功率快速大扰动时舰用蒸汽动力系统动态特性试验研究

[目的]旨在探究舰用蒸汽动力系统在汽轮发电机组功率快速大扰动条件下的动态响应特性。[方法]建立一整套舰用蒸汽动力系统陆上试验装置,采用模拟负载施加功率扰动,开展动态响应特性试验研究。[结果]结果表明：在功率单周期扰动条件下,锅筒压力波动范围在±1.5%以内,螺旋桨转速波动范围在±2.5%以内;连续周期扰动条件下,锅筒压力波动幅度在±2.5%以内,螺旋桨转速的波动范围在±3.5%以内;试验过程中蒸汽动力系统总体上运行平稳。[结论]研究成果可为舰用蒸汽动力系统的实际运行和使用提供技术支撑。     

蒸汽参数大扰动下汽轮给水机组安全性分析

在蒸汽参数大扰动工况下,对汽轮给水机组危险部件进行识别,并通过危险部件静强度分析,判断疲劳类别,进一步利用ANSYS软件,对危险部件进行疲劳分析及寿命的预测计算,结果表明设备可以满足蒸汽参数大扰动的工况.     

轨道交通桩板结构施工对临近既有线影响的数值模拟

采用有限元Plaxis 3D软件建立三维模型,分析沪宁城际铁路接轨工程中桩板结构和路基填筑等施工对既有线路及周边地层的扰动影响。模拟研究结果表明:桩板结构施工对既有线路变形影响较为明显,既有线路最大横向水平及竖向位移均出现在桩基钻孔成桩过程;施工过程中路基两侧帮宽处逐渐出现明显沉降槽,槽底最大沉降发生于联络线右线侧桩板结构板浇筑阶段。     

温度分层流体中潜航器激发内波试验

当水下航行体在温度、密度沿垂向存在分层现象的流体环境中航行时,海水微团会因潜航体的扰动偏离其初始平衡位置并在浮力和重力的作用下往复振动进而形成内波.内波的传播会对原有的温度场产生扰动,因此可以通过对水温扰动特性展开研究来逆向分析潜航体的运动状态.现阶段关于温度变化研究大多停留于理论探讨和数值仿真阶段,缺乏模型试验进行对照,同时温度受环境影响较大,更需要从模型试验角度进行探究.基于上述因素,文中建立了一套试验系统,在试验室尺度下通过温度变化模拟海洋温度跃层环境形成并探究其温度变化情况.研究发现在存在温度分层的流体环境中,潜航体行进过程中存在一个临界速度U_c,在航速达到U_c之前,潜航体产生的温度扰动效果与航速之间近似于线性正相关关系;在航速达到U_c后,即使继续增大航速,其产生的温度扰动效果依旧不会有明显增幅;直到航速突破极限速度U_d后温度扰动效果才会继续增加.为进一步模拟海洋环境及反潜隐身相关研究提供参考.     

矩形顶管施工引起地表变形的实测分析

顶管施工会对周围土体产生扰动,引起土体移动。而相对于圆形顶管,矩形顶管对周围土体的扰动更大,从而引起的地表变形也更大。文章结合工程实例,对矩形顶管施工引起的地表变形规律进行了探讨,分析矩形顶管施工引起土体移动的影响因素,为同类工程的设计与施工提供参考。     

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

基于日变交通配流的城市道路网络韧性评估

为有效评价重大扰动事件下的路网性能，提出以日变交通配流（day-to-day?traffic?assignment，DTA）为基础的城市道路网络韧性评估模型. 明确考虑重大扰动事件下交通流动态变化特性，构建了综合考虑出行者认知更新、行为惯性等因素影响的DTA模型，设计了启发式求解算法；定义了基于DTA的路网可达性指标，构建了可全面评价扰动事件生命周期内系统性能的韧性指标与评估模型，并在Nguyen & Dupuis网络上进行算例研究. 结果表明:在扰动事件后的前10天，路网韧性波动变化，此后随着交通流分布趋于稳定，路网韧性单调上升，从第10天的0.323上升到第50天的0.794，上升了145.77%；与传统随机用户均衡（?stochastic ?user ?equilibrium，SUE）模型相比，DTA模型获得的路网可达性与韧性指标存在显著差异，SUE模型下路网可达性随时间单调上升，而DTA模型下路网可达性在前15天剧烈波动，随后才单调增加，表明要获得准确的路网韧性指标，必须首先准确假定出行决策行为和相应配流模型；出行者行为惯性、路段通行能力退化程度与恢复速率以及路网拥挤程度等因素均对交通流量分布产生显著影响，进而影响路网可达性最终导致路网韧性指标发生显著变化，表明实际应用中应在充分调查的基础上合理标定相关参数.