彝良县大石盘组崩塌机理及防治对策

崩塌落石作为边坡尤其是高陡边坡的一种浅表部破坏方式,是严重的地质灾害之一,具有发生时间不确定、崩落速度极快、主要沿垂直方向坠落的特点,一旦发生崩塌灾害将会造成重大的生命及财产损失。在对彝良县大石盘组崩塌体开展应急调查和测量的基础上,对崩塌体的地质背景和崩塌灾害的基本特征进行了描述,并采用赤平投影法分析了崩塌体节理裂隙的组合特征;从大气降雨、地震作用、人类工程活动三个方面对崩塌形成条件进行了分析,并指出崩塌的破坏模式为拉裂-滑移式,崩塌的破坏过程分为4个阶段,即初始震裂变形阶段、累积变形阶段、启动破坏阶段、稳定与堆积阶段;最后提出了崩塌灾害的工程治理措施及防治对策,即危石清理、危岩体锚杆锚固和主动柔性防护网加固、修建截排水沟、纳入群测群防体系、加强房屋建设规划与管理。该研究可为彝良县崩塌地质灾害的防治工作提供依据。     

悬臂式单锚抗滑桩加固黄土滑坡的模型试验

通过开展悬臂式单根锚杆抗滑桩加固黄土滑坡的室内模型试验,获得桩后滑坡推力、桩前土体抗力、桩体及锚杆的应力-应变情况,并据此研究了悬臂式单锚抗滑桩桩侧地层抗力、桩身内力分布规律及其破坏模式.结果表明:在滑坡推力作用下,悬臂式锚杆抗滑桩受荷段桩后受压、桩前受拉,而嵌固段桩后受拉、桩前受压,锚杆抗滑桩受力形式呈“S”曲线状;随着锚杆抗滑桩在荷载作用下的变形破坏,其桩前、桩后土压力分布规律也逐渐改变;悬臂式锚杆抗滑桩的破坏模式主要为塑性铰弯折破坏,而土体中锚杆的破坏模式主要为弯剪-滑移破坏.     

淤泥EPS颗粒轻质土单向压缩下渐进性破坏研究

在疏浚淤泥中添加固化材料和轻质材料,将其转化为新型土工材料-轻质土,是疏浚淤泥资源化利用的有效方法之一。通过单轴压缩下宏观、细观力学试验,对疏浚淤泥EPS颗粒轻质土试样的变形特性及破坏机理进行了分析。试验结果表明,在荷载作用下,轻质土试样变形破坏具有明显的渐进性特征。渐进性破坏过程包括细观裂纹产生的线弹性变形阶段、细观裂纹稳定扩展的弹塑性变形阶段、细观裂纹整体贯通的破坏阶段。渐进性破坏产生的主要机理在于:一是在EPS颗粒与固化土结合面处局部存在的原生微裂纹;二是固化土胶结强度的逐渐丧失与固化土摩擦强度的逐渐发挥二者不同步。     

抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究

抗滑桩是滑坡防治工程中一种非常有效的支挡措施,其受力特征直接关系到滑坡防治效果,因此开展抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究具有重要的工程应用价值。基于有限元数值模拟方法,采用ANSYS软件中的分离式模型,以SOLID65单元和LINK8单元分别模拟钢筋混凝土抗滑桩中的混凝土和钢筋,研究了不同荷载作用下抗滑桩的细观受力特征。结果表明:在相同荷载作用下,抗滑桩在高度较小阶段,其高度与抗滑桩的变形呈非线性变化,随着抗滑桩高度的增加,其高度与抗滑桩的变形趋于线性关系;有限元数值模拟能较好地反映钢筋混凝土抗滑桩的细观受力特征。该研究可以为抗滑桩工程的设计提供借鉴与参考。     

溶洞顶板受荷变形监测过程研究

以青溪大桥桥基岩溶洞穴围岩工程地质条件定性-半定量-定量分析为基础,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,对桥墩所在位置的溶洞顶板稳定性进行综合评价。利用自行研制的钻孔多点位移计对施工荷载施加过程中溶洞及项板岩体的变形进行现场监测,该仪器综合了传统多点位移计和收敛计对深部岩体和岩层表面分别进行监测的优势,利用同一组数据对施工影响下溶洞洞体和顶板的变形规律进行分析。结果表明,在重大施工荷载作用下保证8.0 m溶洞顶板厚度是安全稳定的,大大节约了溶洞处理费用,并为类似的岩溶洞穴稳定性施工提供了有力的技术支持。     

特高压直流输电线路塔基边坡的稳定性分析

山区输电线路工程塔基一般修建于自然边坡上,塔基边坡的稳定状态是涉及输电线路工程安全的关键技术问题。以甘肃酒泉—湖南±800 kV特高压直流输电线路工程5535~#塔基边坡为例,采用三维有限差分数值模拟方法,利用FLAD~(3D)软件对塔基和塔基边坡的稳定性进行了分析。结果表明:塔基在荷载作用下,桩顶位置产生了向坡外向下的位移,桩端位置产生了向坡内的位移,且桩水平位移最大值为4.025 mm,处于桩水平变形允许范围内;塔基荷载作用对边坡的应力总体影响不大,局部范围内应力有所增加,且仅在坡顶局部出现拉破坏,坡顶以下坡体处于弹性变形范围,未形成整体变形失稳的破坏区,对边坡的整体稳定性影响较小;建议对塔基边坡坡顶进行适当的加固处理,以满足特高压直流输电线路工程安全运行的要求。     

稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究

目的防止热采井筛管损坏,延长热采井防砂有效期。方法基于有限元理论,分别针对基管和外保护套,开展热采井优质防砂筛管在不同热应力补偿器及其安放间隔条件下的完整性研究,并开展室内实验,探究筛管在腐蚀、冲蚀共同影响下的失效规律。结果目前现场所使用的热应力补偿器设计基本满足防砂筛管基管的力学完整性需求,但无法保证外保护套的力学完整性,无法避免筛管的热应力损坏,建议在热应力补偿器设计时应充分考虑外保护套的受力状态及变形情况。纯高流速流体冲刷对管材本体无破坏作用,却对冲蚀-腐蚀环境中腐蚀产物膜具有冲刷破坏作用,冲蚀-腐蚀迭加条件是筛管冲蚀损坏的主要因素。结论合理的热应力补偿器加放及筛管材质选择,有利于提高筛管完整性,延长防砂有效期。     

黄土挖填场地桩筏基础承载特性的数值模拟研究

为充实黄土地区挖填结合场地桩筏基础物理模型试验的相关结论,应用FLAC3D数值分析工具对分级荷载作用下跨越黄土挖填结合区的桩筏基础进行了深入分析,研究了黄土地区挖填结合场地桩筏基础的受力特点和变形特征,并综合部分模型试验结果,验证了数值分析结果的可靠性。结果表明:黄土地区挖填结合场地的桩筏基础桩基承载性状均为端承摩擦桩,且挖方区和挖填结合区灌注桩的承载性能优于填方区灌注桩;黄土挖填结合区由于土层工程性质差异以及填土厚度不均,在荷载作用下极易产生差异沉降,造成筏板下地基土出现"葫芦瓢"形的沉降特征,引起筏板的挠曲变形,不仅使筏板自身产生较大的弯矩,也对下部桩基的弯矩产生重要影响。该研究成果可为黄土地区挖填结合场地的桩筏基础设计提供参考。     

钢框架梁柱节点抗震性能拟静力试验研究

梁柱节点在钢框架结构中处于竖向荷载和水平荷载交汇关键部位,直接决定结构的受力性能和抗震能力。依托北京市档案馆新馆工程,根据工程需要和设计规范要求,对3个采用传统连接形式的钢框架梁柱节点,采取循坏加载的拟静力试验方法进行抗震性能研究,探讨了连接构造形式、冷作硬化效应和加载方案等对节点承载力、延性和破坏模式的影响。试验结果表明,传统连接形式节点具有承载力高、变形小、设计和施工简便的优点,但易发生脆性破坏;冷作硬化可以提高试件的承载力和变形能力,但不改变最终失效模式;加载方案对失效模式没有影响。     

岩石力学、地震和地震预报

岩石受力超过强度极限就要发生断裂。图1是岩石在三轴荷载条件下典型的应力-应变关系。岩体受某种地质营力作用之后沿OAB曲线积累应变能量。OA是弹性形变范围,应变随应力呈线性增加,当外力解除之后,岩体变形即恢复到原来的形态。     

船舶撞击下10 MW单桩基础风机动力响应特性分析

目的 探究风机在遭遇船舶撞击时的动力响应,以及不同工况下的失效模式。方法 采用 SACS 软件,建立DTU 10MW单桩基础风机的动力分析模型,并利用p-y曲线模拟桩土相互作用,计算不同撞击速度、撞击角度、风载方向作用下海上风机的动态响应,探究风机在停机工况和运行工况下的失效模式。结果 风机受风载作用时,最大机舱加速度和塔顶最大位移分别较无风载时增加了8.5%、68.1%。以5 000 t撞击船为例,风机在停机状态下,撞击速度超过2.13 m/s时,风机面临因机舱故障而引发的失效;风机在运行状态下,撞击速度超过1.88 m/s时,风机面临因挠度超过最大允许值而引发的失效。结论 有、无风载时,机舱加速度响应的差异不明显,而有风载时的塔顶位移较无风载时增长明显。根据风机在停机工况和运行工况下的失效模式,提出了相应的船舶撞击速度临界值。     

某型飞机外翼5—8肋损伤原因分析及修复探讨

目的 分析某型飞机外翼5—8肋油箱区结构不同程度损伤的原因,制定修复方案。方法采用受载分析、有限元仿真计算、静力试验数据分析等强度计算方法分析损伤产生的原因,采用扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行观测等失效分析,对损伤结构件开展失效模式分析,根据损伤原因及失效模式制定科学简便的修复方案,同时对损伤长桁采取的修补措施进行强度校核。结果 通过对外翼油箱充压破坏理论分析、有限元仿真计算、静力试验数据反推,并结合飞机实际损伤情况,得出油箱破坏理论分析危险薄弱部位与真实破坏情况一致的结论。有限元仿真计算最危险结构部位与实际结构首先发生破坏部位吻合,可作为深入制定修复方案及推测实际加载压力的依据。通过静力试验数据反推、结构实际损伤及有限元仿真计算结论得出,外翼5—8肋结构出现损伤时油箱施加压力约0.5 MPa,针对损伤制定了更换外翼油箱内部第5—8肋损伤结构和贴补加强损伤长桁的修理方案,经结构强度校核,满足设计要求。结论 分析认为外翼5—8肋油箱区结构损伤原因为油箱压力超过设计值导致结构过载断裂,采用贴补加强修理损伤长桁和更换第5—8肋损伤结构的修复方案能够满足强度设计要求,可指导同类飞机类似结构损伤故障的原因分析和修理,提醒同类飞机维修人员在飞机维护时应关注外翼油箱压力超压问题。     

油气管道事故统计分析与安全运行对策

近40年国内外油气长输管道事故统计分析结果表明:外部影响、腐蚀、材料缺陷等是油气管道发生失效的主要原因.提出了基于我国国情的油气管道安全保障措施:建立健全法规、制定管道完整性管理计划、加强有关科研及应用等.     

超高压深海环境下多结构并行疲劳试验技术研究

针对全海深载人潜水器2只载人舱缩比球壳模型的疲劳试验,通过理论方法对比分析了压差法与外压单独作用下球壳的应力状态,验证了超高压深海环境下内外压差法模拟球壳作业环境的可行性。同时,为降低球壳外部交变载荷对试验设备的损伤,并有效缩短试验时长,提出一种计及超高压深海环境下采用内外压差法开展的多结构并行疲劳试验技术。根据该试验技术进行了近7 000个循环周期的双球串联疲劳试验,有力地保证了全海深载人潜水器的研制周期。试验结果表明,该试验技术长期有效可靠,可为同类型试验提供技术依据和应用参考。     

喷气偏流板装置腐蚀损伤特点及防护措施研究

目的研究喷气偏流板的腐蚀损伤。方法以喷气偏流板装置结构特点入手,通过对腐蚀的分类及产生原因分析,研究了喷气偏流板装置的腐蚀损伤特点。结果冷却面板存在连接处的剥蚀、面板内部海水流道点蚀和防滑涂层高温腐蚀等三种腐蚀情况,运动执行机构在各连接处容易发生缝隙腐蚀。结论提出了喷气偏流装置在生产加工和日常使用维护中的腐蚀防护措施。     

某梁结构静动联合加载疲劳研究试验件设计与分析

目的解决工程结构在交变静载荷和动载荷联合作用下的疲劳寿命预估难题。方法拟设计一梁结构试验件,方便施加静力与动载荷,并具有合适的疲劳寿命,用于静动联合加载下疲劳寿命预估研究。并采用名义应力法计算出静载荷作用下结构的寿命,采用频域法计算动载荷单独作用下结构的寿命,再以线性损伤累积理论为基础,以载荷块为单位来计算静动载荷联合加载下的寿命。结果初步给出试验载荷,得到静动载荷联合加载下危险点的寿命为1225 s。试件在1 h之内失效,满足设计要求。结论通过该方法,可以用来校核试件的实际寿命,以设计试件。     

台风型风电机组塔架轻量化设计研究

目的实现台风型风电机组塔架的轻量化设计。方法对风电机组台风环境载荷工况和台风期运行控制策略进行研究,提出在基于GB/T 31519—2015《台风型风力发电机组》的台风型风电机组基础上,开发台风控制策略,使机组在台风期间持续处于对风状态。结果利用BLADED软件计算机组各关键部位的载荷,结果表明,台风控制策略降低了23.5%的机组塔基载荷,重新设计塔架,塔架质量降低了13%,实现了塔架轻量化设计,单个风电场节省约416万元,具有很好的经济效益。通过机组现场实测,在摩羯台风期间,采用台风控制策略的台风型风电机组塔基载荷,Mxy理论仿真值与实测值的相关性达94.1%,高度一致。结论验证了理论仿真计算的准确性和轻量化塔架应用的可行性,助力于我国风力发电行业沿海地区及海上型风力发电机组的发展。     

机翼槽型梁腹板损伤的有限元分析

以圆孔损伤和裂纹损伤为例,在采用全机有限元模型的基础上模拟受损槽型梁腹板的承载能力,给出了损伤尺寸与残余过载之间的定量关系;证实了当损伤出现在槽型梁腹板等受剪板上时,量取损伤尺寸的方向应垂直于第一主应力方向的结论。这些结论为确定受损槽型梁腹板在不修理的情况下具备多大承载能力提供依据。     

行驶状态下的车载雷达动力学研究

车载雷达在行军过程中,风载荷会对雷达的零部件结构刚、强度产生影响,尤其是其使用寿命。通过分析雷达拓扑结构,将雷达天线反射面柔性化处理,建立车载雷达天线刚柔耦合模型;根据军用标准,编制了3种路面谱,依据风洞试验得到的风载荷系数,施加稳态风载荷,进行行驶动力学仿真,获得雷达天线重要零部件的动态参数,得出了不同种路面下雷达系统所能承受的极限风载荷,为新型雷达零部件设计提供依据。