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裂缝对预应力钢筒混凝土管结构承载力的有限元分析研究 被引量：7
1
作者 黄智刚 王荣鲁 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第4期88-94,共7页
预应力钢筒混凝土管(PCCP)管芯在实际生产与施工中容易出现裂缝,当管芯出现裂缝时,影响管道承载能力,严重时甚至会造成管道爆裂,降低管道使用寿命。文章结合我国某大型调水工程建设中4 m管径的预存裂缝PCCP管道,通过三维有限元模拟研究... 预应力钢筒混凝土管(PCCP)管芯在实际生产与施工中容易出现裂缝,当管芯出现裂缝时,影响管道承载能力,严重时甚至会造成管道爆裂,降低管道使用寿命。文章结合我国某大型调水工程建设中4 m管径的预存裂缝PCCP管道,通过三维有限元模拟研究裂缝管的管体承载能力及其影响,为预存裂缝的PCCP管道在实际工程中提供安全性方面的理论支撑。通过对工程中实际应用的直径4 m的裂缝原型管进行结构承载能力数值模拟分析计算,管芯混凝土纵向非贯穿性裂缝没有明显降低PCCP管道的承载力,但是贯穿性裂缝管降低PCCP管道的承载力较明显。建议工程中应禁止使用出现通长裂缝的PCCP管道,而对于带裂缝的PCCP管道,应在查明裂缝深度和长度后,降级使用,以确保输(供)水工程安全。 展开更多
关键词 预应力钢筒混凝土管 裂缝 结构承载力 有限元分析
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泥水平衡顶管机推力扭矩计算及钢顶管失稳分析 被引量：5
2
作者 潘振学 艾慧 +2 位作者 叶贺 何源福 吴亚华 《人民长江》 北大核心 2021年第11期128-132,140,共6页
在福建省平潭及闽江口水资源配置工程的隧道掘进中,为了研究泥水平衡顶管机设计的合理性以及施工过程中钢顶管的稳定性,结合泥水平衡顶管机的特点以及施工地层条件,提出了考虑滚刀和刮刀实际贯入阻力的刀具载荷计算修正模型。对现有泥... 在福建省平潭及闽江口水资源配置工程的隧道掘进中,为了研究泥水平衡顶管机设计的合理性以及施工过程中钢顶管的稳定性,结合泥水平衡顶管机的特点以及施工地层条件,提出了考虑滚刀和刮刀实际贯入阻力的刀具载荷计算修正模型。对现有泥水平衡顶管机掘进的推力计算模型进行了分析,引入刀具破岩阻力和切削力矩,修正了顶管机的推进力计算模型和扭矩计算模型。对仅轴向推力作用下,仅土体围压作用下和推力、围压共同作用下的钢顶管稳定性进行分析,推导出了其失稳临界值,验证了顶管机在类似工程地层下施工的可靠性。 展开更多
关键词 泥水平衡顶管机 刀具载荷 顶管推力 刀盘扭矩 钢顶管失稳
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水岩作用下泥质板岩软化非线性机制研究 被引量：26
3
作者 黄智刚 左清军 +3 位作者 吴立 陈福榜 胡圣松 朱盛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2931-2942,共12页
水岩作用下泥质板岩表现出明显的软化特征。通过单轴压缩试验分析了泥质板岩软化过程中单轴压缩强度、弹性模量和泊松比与吸水时间之间的关系;借助核磁共振试验研究了水岩作用下泥质板岩软化过程中孔隙的产生、扩展和贯通规律,分析了泥... 水岩作用下泥质板岩表现出明显的软化特征。通过单轴压缩试验分析了泥质板岩软化过程中单轴压缩强度、弹性模量和泊松比与吸水时间之间的关系;借助核磁共振试验研究了水岩作用下泥质板岩软化过程中孔隙的产生、扩展和贯通规律,分析了泥质板岩软化过程中孔隙度与吸水时间之间的关系;采用电镜扫描试验分析了水岩作用下泥质板岩软化过程中微观结构的演变规律,基于分形理论研究了不同浸泡时间下泥质板岩分形维数的变化规律;运用非线性动力学理论,选取微观结构孔隙形状分维值、孔隙度、单轴抗压强度、弹性模量作为描述泥质板岩与水溶液相互作用系统的变量,建立了水岩作用下泥质板岩的软化模型,结合试验数据验证了模型的适用性。结果表明:泥质板岩单轴抗压强度、弹性模量随吸水时间增大而减小,呈负线性相关,而泊松比与吸水时间之间的关系不明显;在浸泡初期,水岩作用强烈,泥质板岩内部微孔隙会发生扩展贯通进而形成更大尺寸的孔隙,孔隙度在浸泡初期增长较快;随着浸泡时间的延长,水岩作用减弱,孔隙度增长速率趋缓;随着吸水时间的推移,泥质板岩内部孔隙相互连通,进而形成复杂网状结构的大孔,泥质板岩分形维数呈对数增长,最终趋于稳定;采用非线性模型计算的结果与试验数据较接近,说明泥质板岩的软化过程具有明显的非线性动力学特征,利用非线性动力学模型可以较好地表征水岩作用下泥质板岩的软化规律。研究成果可为软岩−水相互作用理论研究提供参考。 展开更多
关键词 泥质板岩 软化 水岩作用 非线性动力学模型
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基于CEEMDAN-MPE算法的隧道爆破地震波信号降噪方法及应用 被引量：11
4
作者 黄智刚 吕虎波 +3 位作者 林一庚 彭亚雄 吴立 陈劲 《爆破》 CSCD 北大核心 2020年第4期138-144,共7页
由于隧道工程的复杂环境、电磁干扰和仪器误差等原因,现场实测爆破地震波信号中存在大量高频噪声。为有效降低实测信号的噪声成分,对原始信号进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN),对分解得到的模态函数(IMF)进行多尺度排列熵... 由于隧道工程的复杂环境、电磁干扰和仪器误差等原因,现场实测爆破地震波信号中存在大量高频噪声。为有效降低实测信号的噪声成分,对原始信号进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN),对分解得到的模态函数(IMF)进行多尺度排列熵(MPE)的随机性检测,去除噪声IMF分量达到降噪的目的。对实测隧道爆破地震波信号处理表明:该方法不仅能够较好地去除高频噪声,而且对地震波信号所含主要信息的影响极小。波形分析和降噪效果指标均表明CEEMDAN-MPE算法均优于EEMD-MPE和CEEMDAN算法,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 隧道爆破 地震波信号 降噪方法 CEEMDAN-MPE
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基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价 被引量：20
5
作者 刘广进 彭亚雄 +2 位作者 苏莹 黄智刚 吴立 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期118-128,共11页
断层破碎带是隧道施工过程中常见的不良地质条件,易引发隧道围岩坍塌失稳灾害。为避免施工人员与设备的损失,将隧道穿越断层破碎带施工风险划分为4个等级,建立了工程地质条件、水文地质条件和设计与施工技术3个一级评价指标和12个二级... 断层破碎带是隧道施工过程中常见的不良地质条件,易引发隧道围岩坍塌失稳灾害。为避免施工人员与设备的损失,将隧道穿越断层破碎带施工风险划分为4个等级,建立了工程地质条件、水文地质条件和设计与施工技术3个一级评价指标和12个二级评价指标体系以及分级标准;通过对评价指标进行标准化处理,构建了基于层次分析(AHP)-云模型的穿越断层破碎带隧道施工风险评价模型;将该模型应用于福建省平潭及闽江口水资源配置工程,对大樟溪-东张水库隧道施工风险进行评价。结果表明:该隧道穿越断层破碎带区域的施工风险综合评价云图中,云滴大部分处于“中高风险”,少部分处于“低风险”,说明该区域隧道施工风险处于较高风险等级;现场隧道施工灾害发生情况与模型风险评价结果基本一致,证明了该模型的可靠性和有效性。 展开更多
关键词 隧道断层破碎带 围岩坍塌失稳 AHP 云模型 施工风险评价
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抛物线形和巴歇尔量水槽水头损失数值分析对比 被引量：3
6
作者 黄智刚 刘文 卢德梅 《节水灌溉》 北大核心 2020年第11期94-99,104,共7页
我国农业用水占比达到61.4,量水是农业灌溉中最基础、最关键的工作之一。平底抛物线形量水槽在U形渠道中使用时有过流能力强、水头损失小、低水位时测流精度高、结构简单等特点,但存在以下不足:安装前需要操平渠底,增加施工难度和水头损... 我国农业用水占比达到61.4,量水是农业灌溉中最基础、最关键的工作之一。平底抛物线形量水槽在U形渠道中使用时有过流能力强、水头损失小、低水位时测流精度高、结构简单等特点,但存在以下不足:安装前需要操平渠底,增加施工难度和水头损失;不适用于在坡度大于1/1250坡度的U形渠道量水;流量计算需要经过复杂的试算过程。本文以农业灌溉中常用的U形渠道为例,分析了巴歇尔量水槽和抛物线形量水槽的应用情况。采用Flow-3D软件的TruVOF模型对巴歇尔量水槽和抛物线形量水槽内的流场进行数值模拟,分析了巴歇尔量水槽和抛物线形量水槽在测流时各部位的流速分布和湍动能耗散率,得出了两种量水槽的总水头损失曲线。分析结果表明,巴歇尔量水槽在U形渠道中使用时会产生较大的水头损失;而抛物线形量水槽在U形渠道中所产生的水头损失仅为巴歇尔量水槽的30,非常适合在U形渠道内量水。该研究可为灌区量水设施布置提供科学的数据支撑。 展开更多
关键词 抛物线形量水槽 巴歇尔量水槽 VOF模型 水头损失
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穿越富水断层带隧道爆破围岩突变失稳判据研究 被引量：8
7
作者 彭亚雄 刘广进 +2 位作者 黄智刚 吕虎波 吴立 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期104-111,共8页
为解决穿越富水断层带隧道爆破失稳问题,基于爆破作用下隧道-断层系统失稳的力学模型,考虑爆破与地下水共同作用影响,建立穿越富水断层带隧道失稳的尖点突变模型,揭示隧道-断层系统围岩失稳机制,形成围岩失稳判据,并以福建平潭及闽江口... 为解决穿越富水断层带隧道爆破失稳问题,基于爆破作用下隧道-断层系统失稳的力学模型,考虑爆破与地下水共同作用影响,建立穿越富水断层带隧道失稳的尖点突变模型,揭示隧道-断层系统围岩失稳机制,形成围岩失稳判据,并以福建平潭及闽江口水资源配置为例,评价穿越富水断层带隧道围岩的稳定性。结果表明:穿越富水断层带隧道围岩失稳是系统内部与外部因素共同作用的结果;在长期水岩作用与累积爆破作用下,富水断层带中围岩力学性质不断弱化,突变判据k值不断降低,导致围岩失稳破坏的可能性提高;利用失稳判据获得的失稳风险评价结果与现场工况一致。 展开更多
关键词 富水断层带 隧道爆破 失稳判据 地下水 尖点突变模型
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闽江流域竹岐水源地溢油污染风险识别及评估 被引量：1
8
作者 黄智刚 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第6期143-150,共8页
闽江流域竹岐段水源地是平潭及闽江口水资源配置工程唯一的补水水源地。精准预测水源地的潜在溢油风险、识别和准确评估水源地溢油污染对取水口的影响,对于引水工程的水质安全保障具有重大意义。本文通过专家分析法开展污染因子调查,采... 闽江流域竹岐段水源地是平潭及闽江口水资源配置工程唯一的补水水源地。精准预测水源地的潜在溢油风险、识别和准确评估水源地溢油污染对取水口的影响,对于引水工程的水质安全保障具有重大意义。本文通过专家分析法开展污染因子调查,采用风险矩阵LS法进行风险等级评价,建立平面二维水动力水质模型对高风险溢油突发事件进行预测研究,揭示不同地点、不同程度的突发溢油污染事件对引水工程取水口的影响规律,结果如下:(1)相较于平水年和丰水年,特枯年发生溢油事故时油膜面积最大,当发生10 t油量泄露事故时面积可达778 m^(2);(2)溢油量的大小是影响取水口处油量和溢油面积的主要因素之一,溢油量越大,取水口处溢油面积越高,最大峰值油量为344.58×10^(6)g/m^(3);(3)事故发生地点对于取水口影响较大,1号船舶溢油事故发生点发生交通溢油事故对于取水口造成的影响时间最短,北溪闽江大桥发生事故时影响时间最长。综合考虑取水口处溢油油膜面积、事故发生后可采取预警措施的时间、事故地点距离取水口位置等因素,进行各个工况风险等级划分,提出应急调控措施预案,可为闽江流域竹岐段水源地水质安全管理提供理论与决策支持。 展开更多
关键词 溢油污染 二维水动力水质模型 风险辨识 风险评估
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福建省闽江流域鲈鱼游泳能力试验研究 被引量：1
9
作者 黄智刚 《中国农村水利水电》 北大核心 2021年第1期180-183,187,共5页
鱼类游泳能力是鱼道工程设计的重要参数之一,是鱼类在鱼道中是否成功洄游的关键依据。以闽江流域鲈鱼的感应流速、临界流速、特征流速作为研究对象,在试验室明渠玻璃水槽中利用流速递增法等方法进行测量。通过试验首次得出闽江流域鲈鱼... 鱼类游泳能力是鱼道工程设计的重要参数之一,是鱼类在鱼道中是否成功洄游的关键依据。以闽江流域鲈鱼的感应流速、临界流速、特征流速作为研究对象,在试验室明渠玻璃水槽中利用流速递增法等方法进行测量。通过试验首次得出闽江流域鲈鱼的特征流速,即相对感应流速、相对临界流速、相对爆发流速平均值分别为0.88、2.29、2.65 BL/s(BL为体长);揭示了闽江流域与长江流域鲈鱼的差异性,即闽江流域鲈鱼的相对临界流速略高、相对爆发流速明显较高。基于试验数据对感应流速计算公式进行改进,首次提出总感应流速应为基础感应流速与体长线性增长流速值之和,并推得闽江鲈鱼基础感应流速为0.0023 m/s。 展开更多
关键词 鲈鱼 感应流速 临界流速 爆发流速 闽江流域 鱼道设计
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弱风化凝灰熔岩地层下的顶管机刀盘轻量化设计
10
作者 徐先锋 陈周晓 +1 位作者 黄智刚 邢鹏飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1387-1394,共8页
弱风化凝灰熔岩地层作为一种极硬岩地层,岩体抗压强度高,顶管施工难度大,若刀盘强度和刚度不足则极易发生安全事故。为研究D2000复合地层泥水平衡顶管机刀盘在凝灰熔岩地层下的力学性能,对刀盘模型进行静力学分析,得到了刀盘的等效应力... 弱风化凝灰熔岩地层作为一种极硬岩地层,岩体抗压强度高,顶管施工难度大,若刀盘强度和刚度不足则极易发生安全事故。为研究D2000复合地层泥水平衡顶管机刀盘在凝灰熔岩地层下的力学性能,对刀盘模型进行静力学分析,得到了刀盘的等效应力和变形云图,确定危险位置位于正面滚刀安装侧板底部,最大等效应力值为178.21 MPa,最大变形量为0.50 mm,结果符合刀盘材料强度和刚度要求。对刀盘进行轻量化设计,得到最大应力、最大变形量以及刀盘质量随刀盘厚度减小的量变化规律,改进后的刀盘应力和变形满足优化约束条件,且其质量与未优化前相比减小8.23%,满足刀盘轻量化设计要求。 展开更多
关键词 顶管机 刀盘结构设计 有限元分析 优化
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