复合地层中超大直径泥水盾构施工开挖面泥水压力确定方法研究

在超大直径泥水盾构施工中,泥水压力的控制是保证开挖面稳定的关键。依托正在新建的上海北横通道工程,利用三维数值分析方法,总结出适用于软土复合地层超大直径泥水盾构施工的开挖面泥水压力确定方法,并根据北横通道现场实测数据对该方法进行对比分析。研究结果显示: 1）超大直径泥水盾构泥水压力最佳平衡计算点位主要与土层厚度比和上下土层有效内摩擦角差值有关; 2）在近似均一地层中可以取盾构中心点作为平衡点位,这与以往工程经验相吻合; 3）复合地层中可通过理论计算确定最佳平衡计算点位。     

土岩交错地层隧道爆破施工的振动响应及空洞效应分析

以汕湛高速揭博段水墩隧道为工程背景,运用数值模拟计算的方法,建立上软下硬地层下爆破振动的有限元计算模型,对爆破荷载作用下上部初期支护和围岩的振动响应及空洞效应进行研究。结果表明： 1）掌子面下部基岩爆破施工的振动荷载主要通过支护结构传递给拱顶围岩,而掌子面上部前方围岩（未成洞区）和后方围岩（成洞区）振动分布并不对称,其中成洞区围岩的振动速度和振动范围远大于未成洞区,说明上软下硬地层隧道爆破振动存在空洞效应; 2）成洞区单向约束是造成振动加剧的根本原因,围岩振动的纵向最不利位置为掌子面后方约2 m处,径向为软硬交界结构面与隧道外轮廓的切点处; 3）振动方向以径向为主,即拱顶围岩振动以竖向振动为主,初期支护拱脚以水平振动为主; 4）距离掌子面1倍(洞径)范围的拱顶围岩及初期支护拱脚是控制爆破振动的关键部位。     

明挖公路隧道基坑钢支撑轴力监测与数值模拟分析

为研究深基坑开挖过程中钢支撑轴力的变化情况,以沈阳市南北快速干线隧道深17.8 m基坑工程支护体系中横向钢支撑为研究对象,对基坑开挖过程中的轴力变化值进行现场实时监测,并采用有限元软件MIDAS/GTS对不同工况下的钢支撑轴力进行模拟研究,得出各道钢支撑的轴力云图及变化规律。结果表明： 1）随着基坑开挖深度的增加,坑壁主动土压力逐渐增大,使得每道钢支撑轴力在短期内均呈线性增长趋势; 2）同一断面钢支撑全部架设完成后轴力有所衰减,其原因之一是连续墙后的土体发生了流变现象,使得土体应力重新分配并达到新的平衡。     

宁波软土地区基坑数值计算中HS模型参数试验研究

土体HS模型已成为软土基坑数值模拟中较为常用的本构模型之一,但由于其模型参数较多,很多参数无法从勘察报告中直接获取。为了解决模型参数的取值问题,选取宁波地区典型的2种土样（淤泥质土、粉质黏土）,开展标准固结试验、三轴固结排水剪切试验以及三轴固结排水加载-卸载-再加载试验,获得土体应力-应变关系。根据曲线确定宁波地区典型土层的HS模型参数Erefoed、Eref50、Erefur、c′、φ′ 和Rf,以及模型参数之间的关系。并将试验结果与上海软土地区、天津软土地区取得的模量关系进行对比分析。最后对宁波新典路过街通道深基坑工程进行三维有限元分析,计算结果与实测数据较为接近,从而验证HS 模型及试验获取的HS参数在宁波地区基坑开挖数值计算中的适用性。     

基于CFD的三体船侧体布局阻力研究

三体船构型复杂,主体与侧体间的兴波干扰影响因素较多,很难通过理论方法对其阻力性能进行准确预报。采用软件STAR-CCM+模拟三体船周围粘性流场,对一艘三体船模进行数值计算。计算中进行了侧体、主体以及三体船9种不同侧体布局详细模拟,求出了侧体与主体间的兴波干扰值,得到较佳的布局方案。通过计算结果与模型试验对比分析,验证了计算的可靠性。     

沉船油舱含水油料蒸汽加热参数优化

本文采用蒸汽加热方式,降低沉船油舱重质燃油与原油的粘度,以便于顺利抽油。利用数值模拟的方法,分析了在相同的蒸汽加热功率,不同体积的重质燃油与原油,在温升达到可泵送温度的的条件下,其温度场的变化情况与所需的加热时间。     

一种不对称稳性曲线积分计算方法

当有初始横倾时,稳性曲线是不对称的,但负值横倾角区间的函数值与正值横倾角区间的函数值的关系无人探求。当对不对称稳性曲线在始于负值的横倾角区间进行积分计算面积时,以前的做法是直接求出负值横倾角区间的函数值,再进行数值积分。本文经过推导证明,在用数值积分对不对称稳性曲线下的面积进行计算时,自变量为负值的区间的积分可转化到正值区间进行计算,并推导出了转化公式,并且得到结论：不对称稳性曲线是一个奇函数和一个偶函数的线性组合。按照推导出的公式,可在NAPA软件中编程方便地实现美军标DDS079-1破舱稳性衡准的计算。     

基于CFD法的自升式平台火灾事故模拟研究

碳氢化合物泄漏引起的火灾事故是海洋平台作业过程中的主要威胁之一,往往伴随着人员伤亡、环境污染、平台停产等灾难性后果。以某400ft水深自升式平台为例,采用DOW火灾指数分析法确定了火灾危险区域,并基于计算流体力学方法,在对湍流模型、燃烧模型、辐射模型等关键技术进行研究的基础上,对钻井区域发生火灾后的温度、热辐射、CO浓度分布变化进行了瞬态分析,最后对风速和燃烧速率的影响进行了讨论,为探索自升式平台火灾扩散机理提供了一些参考。     

双轴加载下船底纵骨疲劳寿命试验与数值模拟研究

以实尺度制作了疲劳试验的试件,对45000DWT江海直达散货船船底纵骨与水密及非水密实肋板连接处进行了双轴恒幅循环载荷下的疲劳试验,记录了热点处的疲劳裂纹扩展长度和对应循环次数,获得船底纵骨疲劳特性;根据不同节点处裂纹萌生和扩展情况,得出非水密节点处是疲劳危险处;用动态应变仪记录热点处的应变,根据新版《船体结构疲劳强度指南》中的热点应力法计算热点应力,用试验数据拟合了一条S-N曲线,与指南提供的D曲线进行了对比分析,验证了D曲线的合理性。同时用MSC.Patran软件建立有限元模型,选取2007版《船体结构疲劳强度指南》中名义应力法对应结构形式的F曲线,用MSC.fatigue模块计算了相应节点的总疲劳寿命,将有限元结果和试验结果进行对比,验证了热点应力法的准确性。     

船用SCR系统的设计与数值优化

针对某型船用柴油机满足IMO Tier III标准的要求,设计了两型16种SCR反应器,采用数值模拟的方法研究了结构参数对反应器内气体流动的影响。结果表明在30°~45°区间较小的过渡角及较长的过渡段有利于气流的均匀分布;长径比在0.3~3之间变化时,随长径比增加,入口截面的均匀性指数先减小后增加,而中间截面则持续增加后趋于平缓。选取过渡角30°,长径比2.43的圆型SCR反应器研究了喷射参数对于尿素溶液喷射效果的影响,结果表明喷孔与轴线的角度在30°~60°时液滴平均行程随角度的减小而增加,有利于溶液的蒸发,同时喷射点应尽量远离壁面。