爆破模型改进及边坡爆破细观过程研究

为了使作者提出的基于颗粒流的爆破模型更贴近于实际,将原模型从二维模拟推广至三维爆破细观模拟。模型的基本原理为基于能量守恒理论,假设爆炸时刻产生的能量全部由爆点周边一定范围内的岩体承受,并转化为动能,进而能量在碎裂的岩块中传递、吸收,最终达到平衡,爆炸过程结束。将原模型方程改为适用于三维爆破模拟方程,并调整了能量分配和参数设置。使用PFC3D模拟了在露天矿边坡内A3爆破点处100kg TNT爆炸直至岩体回复平衡的细观过程。模拟结果表明研究速度矢量、位移矢量和CForce变化趋势后,可将该过程分为3个阶段:Step 1~100、Step100~350、Step350~4690。其时间远小于原模型模拟至平衡时间,这主要是由于模型从二维转化为三维所造成的。颗粒动能减小为原模型的0.085~0.128倍。     

火灾引发超高层建筑非连续倒塌模拟研究

为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤。分析得到造成建筑结构摆动的3种原因,一是火区位置不同导致上部结构对火区的压力不同,二是火区位置不同导致结构受到的约束不同,三是受热膨胀性使构件产生不同程度变形。结果表明:燃烧温度为500℃,3 h后建筑发生摆动,表现出对火区位置和燃烧时间敏感的特征。1 000℃下1 h内,建筑物首先发生破坏的是梁构件,然后是承重柱。即建筑一旦进入结构破坏阶段,坍塌将是迅速且不可逆的。     

基于CA-气团模型的市内重气扩散模拟与研究

针对市区内的固定地点出现重气泄露,并在街区内近地扩散的事实,构造了基于细胞自动机(Cellular automata)-气团模型,用以进行上述情况模拟.将气体的宏观扩散等效视为多个气团,使用细胞自动机生成气团的运动模型.将气团的特征表示为Qi(→V0i,xi,yi),参考高斯模型确定影响半径D用以区分浓度梯度扩散Sd和自由扩散Sf,并构造了边界接触条件.假设了模拟的市内环境,使用该模型在大气稳定状态下模拟氨气扩散.结果表明:气团的扩散符合实际情况,其在某区域的个数可以代表该区域重气浓度.模拟过程中也表现出了传统模型不具备的扩散特征,这些特征与重气的实际扩散过程更为相近,从而便于逃生和灾害控制.     

基于QPSO的多因素影响下系统故障概率变化程度研究

为适应快速系统故障分析,在多因素影响下了解系统故障变化程度范围,预先判断故障变化速度趋势,在空间故障树(Space Fault Tree,SFT)理论框架下提出了一种基于量子粒子群优化算法(Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO)的分析方法.论述了 QPSO的基本模型和步骤,在SFT中给出了描述系统故障概率变化的表达式,进而提出了多因素影响下系统故障概率变化程度范围的确定方法.方法适合于连续因素组成的连续空间中系统故障概率分布的优化,可实现单因素和多因素联合影响下的故障变化程度范围确定.使用经典算例进行分析,结果表明,算法得到的结果虽精度降低,但与传统解析结果相似,同时提高了分析速度.因此方法有利于系统故障的应急分析、预测和判断.     

多因素影响下系统故障预防的多方案比选方法研究*

为研究多因素影响下系统遭遇危险事件前预防方案的选优,在集对分析和空间故障树基础上提出比选方法。首先,论述集对分析与空间故障树理论结合的可行性;其次,研究系统故障预防的多因素多方案比选方法和步骤;最后,通过实例进行分析。研究结果表明:停运方案没有因素分量系数影响,其损失是停运带来的经济损失;无措施方案的系统常分量系数最小,因素分量系数最大;采取措施方案中,当常分量系数相差不大时,因素分量系数积最小者为最优方案。使用赵森烽-克勤概率表示危险事件的发生特征是可行的;常分量系数代表方案对系统故障预防效用的可靠性,因素分量系数代表该可靠性的稳定性;结合常分量系数和因素分量系数即可确定最优方案。该方法适合于故障发生对因素变化敏感的系统。     

考虑范围属性的系统安全分类决策规则研究

在研究系统安全性的实际过程中发现,影响系统的因素很多情况下表现出来的是一个区间域值。特别是对复杂系统影响因素的提取,往往是靠长时间使用者的经验给出的导致系统失效的因素范围值。就该问题提出了系统T在属性a为区间域值的情况下对对象集U的划分决策规则。从基础信息决策表出发,计算相似度S(xi,xj)得到相似度矩阵,在定f情况下划分每个对象聚类C(xi),并进行聚类化简得到U={L(X1),…,L(XR)},根据决策集D的聚类划分得到U划分类到决策D之间的类对应规则,最后得到决策模式D(di)。列举了一个电器系统例子,针对其环境变量(使用时间和使用温度)在不同范围组合下对系统安全性等级的影响进行了划分,并得到了决策模式及分类。     

基于FLAC3D的盾构隧道施工过程建模影响因素分析

基于FLAC3D对盾构隧道施工过程模拟,研究建模影响因素及其影响程度。首先,综合隧道开挖过程中盾构机前体与岩土层间相互作用的影响因素来模拟隧道开挖过程,确定地表沉降和隧道垂直（Z）方向应力;然后,分别模拟去除其中一种因素后的隧道开挖过程,并求出相应的地表沉降和隧道垂向应力;最后,基于傅里叶变换对各种情况下的地表沉降量和应力应变状况进行比较分析,找出各因素对建模的影响程度,从而为利用FLAC3D进行盾构隧道施工模拟时的影响因子的选择提供参考。研究结果表明：一方面,建模过程中的各种因素对地表沉降的影响大于对隧道Z向压力影响;另一方面,盾构机推进给作业面土体压力、盾尾灌浆延迟于管片拼装造成的暂时对土体支护力不足、盾构机刀盘转动给作业面土体的扭力等因素对模型解算造成的影响最大。     

化工园区初始火灾爆炸引发连锁事故概率研究

通过对化工园区特有石油产品储罐的火灾爆炸形式以及事故多米诺效应的分析,建立引起火灾爆炸连锁事故的池火和蒸汽云爆炸模型.基于MATLAB技术,绘制基于这两个模型的热辐射-距离曲线和冲击波-距离曲线,同时根据设备损坏概率模型绘制超压-损坏概率曲线和热辐射-损坏概率曲线.基于两组曲线的拟合,计算初次火灾爆炸影响范围内其他储罐群发生二次事故的概率.实例分析表明,事故危险源及可能波及的目标危险源的物理、化学性质和相应贮存装置地理位置、强度等,对连锁事故发生的概率有直接影响,而且相互影响的概率之间有一定的对应关系.对应关系不同或发生事故顺序不同,引发连锁事故的概率也不同.因此基于多米诺连锁效应分析,采取有针对性的防控措施,阻断连锁反应路径,可减少损失.     

基于能量理论的冲击地压细观过程研究

为了解冲击地压细观发生过程,从而分析冲击地压不同阶段特点,从能量消耗角度对该过程进行了研究。认为冲击地压是岩体系统由于外界扰动引起的能量释放过程,总释放能量理论上等于岩体形成期间残余弹性势能。由于该弹性势能和岩体形成后裂隙发育的不同,导致岩体受开采扰动后经历的能量释放形式有所不同。大体上能量释放形式可分弹性变形、可产生裂隙的大变形、岩体破碎飞石、广义变形集中区岩体失稳和伴随裂隙产生的机械振动5种。过程可分三部分:初期变形和裂隙、中期飞石-变形-破碎-飞石的循环破坏过程(岩爆)、末期广义应变失稳破坏。使用颗粒流理论的PFC3D对上述过程进行了模拟,结果表明:-120 m、-220 m、-320 m时开采面岩体只发生变形和裂隙;-420 m、-520 m、-620 m岩体先经历变形和裂隙,然后发生岩爆;-720 m和-820 m岩体经历变形和裂隙、岩爆和广义应变区失稳坍塌。     

基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全等级判定研究

研究了公路隧道安全现状的评价体系,并应用可拓集理论、层次分析法和有关隧道安全评价的专业知识,将可拓集理论与安全评价相结合,建立基于可拓学的公路隧道安全评价分析的物元模型。对辽宁阜新大巴沟隧道运用了这种新的安全评价方法,实践表明:基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全评价方法可以准确反映公路隧道的安全等级。