基于瞬变电磁雷达的检测技术及其在隧道衬砌中的应用

基于自主研发的瞬变电磁雷达技术对铁路隧道衬砌质量进行检测,结合双极性叠加法与小波去噪法对采集信号作去噪处理,利用欠阻尼探测天线,得到隧道衬砌各部位缺陷特征;结合地质雷达（GPR）检测和现场钻孔数据,通过典型图像分析,对比瞬变电磁雷达在探测深度、图像分辨率方面与地质雷达的差异,总结其相对于普通衬砌检测雷达所具有的优势。综合分析表明,瞬变电磁雷达应用于衬砌检测具有如下特性：（1）探测深度较大,穿透性较强;（2）图像分辨率较高,电磁波反射具有体积效应,成像直观清晰;（3）操作更便捷,雷达主机与采集终端为无线数据传输且设备轻便,可单人操作,数据可现场处理,从而可快速实时查看隧道衬砌缺陷,并标定衬砌缺陷部位便于后续处理。     

局部脱空条件下CRCP荷载应力分析

采用三维有限元法对地基局部脱空条件下的CRCP进行荷载应力分析。分析中为考虑裂缝传递横向力的特性,提出位移边界一维搜索法。用编制的有限元程序对多种情况下CRCP内的混凝土、钢筋应力进行了计算,对路面的维护提出了建议,并讨论了CRCP应用于地基支承不良路段的可行性。     

进气噪声原理的研究探讨与降噪措施

对进气噪声的产生原理进行分析和研究,利用赫姆霍兹谐振消声器的设计原理,设计了适合某车型的谐振腔,降低了进气噪声的声压级。消声降噪效果明显。     

Visualization of periodic flows over a sunroof opening by using a phase-marked PIV measurement

Flows over cavity openings are known to be highly structured and periodic due to the strong sound pressures emitted by the cavities. This article is concerned with the measurement of flow fields over the sunroof opening of an SUV. Since the PIV system used in the present work is not capable of taking phase-locked velocity fields during the measurement stage, phase-marked PIV measurements are performed and the phase-locked velocity fields are retrieved during a post-processing stage. The new PIV measurement method is shown to yield fairly accurate results with a proper choice of a phase-bandwidth. By using the phase-marked PIV measurement method, the evolution of large-scale structures in shear flow over the sunroof opening as phase changes is revealed. The detached shear layer is shown to fluctuate and then form a discrete large vortex convecting and impinging on the rear roof edge of the SUV. The average convection velocity of the vortex is calculated to be 0.45 of the nominal free stream flow velocity. Flow fields are compared for four different cases of deflector protrusion and a case without a deflector. Installation of a deflector can significantly change the flow field. For a deflector that reduces the buffeting noise by more than 10 dB, it is shown that turbulent fluctuations are initiated by the deflector but do not grow in amplitude as they convect downstream. As the deflector protrusion is increased, the amount of flow under the deflector increases in general. The flow exiting from the channel formed by the deflector and an A-frame is shown to increase the thickness of the shear layer near the leading edge of the sunroof opening.     

改进的基于特征线的N-S方程算子分裂有限元法

基于特征线的Navier-Stokes（N-S）方程算子分裂有限元法（CBOS有限元法）的核心是在每一个时间层上,采用算子分裂法将N-S方程的对流项和扩散项分开求解;对流项的求解过程借鉴了简单显式特征线时间离散,显式求解。该文在原CBOS有限元法基础上推导了一种更加精确的对流项显式离散方法。通过自编程序对方腔流进行数值模拟,表明该算法具有更高的计算精度。低雷诺数下圆柱绕流计算所得的阻力系数、升力系数、斯特劳哈数等与已有数据较为接近,表明该文中算法能较准确地模拟圆柱绕流的流场特性;最后,文中分析了Re=200时圆柱绕流在一个周期内所受升力变化与对应流场中压力和流线演化的关系。     

云状空化的非定常流体动力特性

基于高速全流场显示和动态压力测量技术,实现了非定常空化空穴形态和壁面压力的同步测量.采用该方法,同步观察和测量了收缩—扩张流道内云状空化形态的准周期性变化及其对应的壁面压力波动特性,分析了压力信号频谱,讨论了非定常空穴形态变化和壁面压力波动的关系.结果表明:扩张段内云状空穴的发展过程呈现出附着型空穴生长,附着型空穴断裂、脱落以及脱落型空穴聚合、生长、溃灭的准周期过程.壁面压力波动的主导频率约为21 Hz,对应附着型空穴的准周期生长、断裂和大尺度脱落型空穴生长、溃灭;次级频率约为42Hz,对应小尺度脱落型空穴非定常变化.同时发现空穴变化和压力波动存在如下关系:在附着型空穴的生长阶段,其空穴前部稳定附着区域的压力波动较小,其尾部非稳定区域的压力波动较大;当附着型空穴发展至最大长度时,其尾部空泡的非定常波动会使得相应区域压力波动更加剧烈.伴随着反向射流的发展,附着型空穴断裂、脱落产生许多小尺度脱落型空穴,其生长、溃灭等非定常变化会使得相应区域的压力波动变得复杂.小尺度脱落型空穴逐渐聚合、生长形成单一的大尺度脱落型空穴,伴随着其不断的向下游移动,相关区域被其覆盖时压力波动减小,脱离其覆盖或者经历其溃灭过程时压力波动显著增大.     

静压下球形空腔吸声覆盖层的建模与性能分析

基于声波垂直入射下的二维理论,利用COMSOL软件建立球形空腔吸声覆盖层单元模型,得到了在空腔受压变形基础上直接进行声学性能计算的耦合模型,避免了以往根据变形量重新建模带来的误差,并与静压下穿孔率的理论公式进行对比,验证了模型的有效性;利用所建模型分析了静压下球形空腔的吸声性能,并比较了内部气压对空腔变形和吸声系数的影响。结果表明：随着静压的增大,峰值上移频带展宽,更显著的是吸声效果总体变差;内部气压使得空腔变形量减少、低频吸声效果有所提高。     

隧道穿越大型充填溶洞超前支护方案研究

岩溶隧道在穿越高压富水溶腔时频发突水涌泥灾害,给施工安全和周围环境造成严重威胁。根据渝怀铁路某隧道穿越溶洞实际情况,分别对“超前小导管+帷幕注浆支护”和“管棚+帷幕注浆”2种超前支护方案进行数值模拟分析,对围岩变形特征和塑性区进行对比分析,结果表明:(1)管棚超前支护对控制拱顶围岩沉降、拱底围岩隆起以及周边收敛变形更有利;采用管棚超前支护比超前小导管支护围岩变形明显降低。(2)采用管棚超前支护比超前小导管支护的塑性区发展深度有效降低,更能保护围岩的稳定性。采用管棚超前支护成功通过了该隧道大型充填溶洞的高风险段,可为类似工程提供借鉴。     

宜万铁路大型岩溶洞穴发育特征及整治

研究目的:宜万铁路隧道遭遇的大型(充水的、不充水的)岩溶洞穴的复杂程度、风险及危害程度十分罕见,其整治难度前所难遇,设计、施工都经历了考验。总结此次难得的实践,以资借鉴,不断充实提高。研究结论:隧道内的大型洞穴的设计理念、施工要求等,大大有别于隧道外其他地段的类似设计,需特别慎重考虑跨越的合理性、基础的稳定性、结构的安全性、施工的可行性,而且不得留下隐患;必需认真查清洞穴的形态、充填物特征,与其有关的岩溶地质、水文地质条件,同时实施阶段性勘探,然后采取针对性工程措施,方可取得成功。     

盾构隧道拱顶背后空洞引起管片裂损机理研究

同步注浆不均则衬砌管片背后易形成不密实或者空洞,导致管片变形、裂损和掉块。针对这一问题,依托一地铁盾构隧道建立三维地层结构模型,采用扩展有限元法对拱顶背后空洞引起混凝土管片裂纹的应变及变形特性进行探究。研究结果表明:拱顶背后空洞范围对管片裂纹的分布位置、扩展方向、最终裂纹形状都有很大影响,管片最大位移出现在拱顶背后空洞范围的中心,且随着空洞范围的增大而增大。