倾斜临空面下隧道掘进机滚刀贯入破岩研究

1

作者 周建 尚肖楠 +2 位作者 刘福深 沈君逸 廖星川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期705-714,共10页

在临空面辅助隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)滚刀破岩的过程中,当滚刀在垂直临空面附近完成破岩后,垂直临空面将变为倾斜临空面。为了研究倾斜临空面对滚刀贯入破岩的影响,利用近场动力学方法建立了三维模型,考虑了临空面... 在临空面辅助隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)滚刀破岩的过程中,当滚刀在垂直临空面附近完成破岩后,垂直临空面将变为倾斜临空面。为了研究倾斜临空面对滚刀贯入破岩的影响,利用近场动力学方法建立了三维模型,考虑了临空面倾斜程度以及滚刀临空距离的变化,开展了一系列数值研究。模拟结果表明,在倾斜临空面辅助TBM滚刀贯入破岩工况下,岩石存在两种破碎模式,一种为内部裂纹扩展模式,另一种为内部压碎区扩大模式。在滚刀临空距离固定为40 mm的情况下,随着临空面倾角θ余切值cotθ的增加,岩石破碎逐渐从内部裂纹扩展模式转变为内部压碎区扩大模式,滚刀的法向峰值力与破岩消耗能量也逐渐增大,而且内部压碎区扩大模式的破岩效率比内部裂纹扩展模式低。随着滚刀临空距离的增加,滚刀法向峰值力、破岩消耗能量与破岩体积逐渐增加,同时滚刀的破岩效率也得到了提升。 展开更多

关键词 近场动力学 三维TBM滚刀破岩 临空面 倾斜程度 临空距离

原文传递

基于差异进化算法的前馈神经网络在大坝变形监测中的应用 被引量：14

2

作者 刘福深 刘耀儒 杨强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期597-600,共4页

针对当前大坝安全监测中广泛采用的回归模型欠拟合的不足,提出了基于差异进化算法的前馈神经网络模型。差异进化算法是基于种群策略的全局优化搜索算法,具有应用简单、收敛快的优点。采用该法训练的神经网络可以有效避免常规BP(back pro... 针对当前大坝安全监测中广泛采用的回归模型欠拟合的不足,提出了基于差异进化算法的前馈神经网络模型。差异进化算法是基于种群策略的全局优化搜索算法,具有应用简单、收敛快的优点。采用该法训练的神经网络可以有效避免常规BP(back propagation)神经网络收敛于局部极小点的缺陷。将提出的方法应用于某拱坝的变形监测,通过计算表明,应用DE(differential evotntion)神经网络模型预报大坝变形的精度比常规回归模型和BP神经网络模型均有所提高。 展开更多

关键词 大坝变形监测 差异进化算法 前馈神经网络 BP神经网络 回归模型

下载PDF 职称材料

基于改进遗传算法的拱坝位移反分析 被引量：11

3

作者 刘福深 刘耀儒 +1 位作者 杨强 王少立 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第23期4341-4345,共5页

利用遗传算法对拱坝地质力学参数位移反分析的方法进行了研究。针对简单遗传算法的早熟现象,引入了小生境技术与自适应杂交变异概率的方法,并结合拱坝地质力学模型试验与三维有限元方法,给出了适合推求拱坝地质力学参数的反分析方法。... 利用遗传算法对拱坝地质力学参数位移反分析的方法进行了研究。针对简单遗传算法的早熟现象,引入了小生境技术与自适应杂交变异概率的方法,并结合拱坝地质力学模型试验与三维有限元方法,给出了适合推求拱坝地质力学参数的反分析方法。结合实际工程,反演了拱坝基岩的弹性模量和泊松比。结果表明,该算法适用于拱坝地质力学参数的位移反分析,可以有效地解决简单遗传算法的早熟现象,而且收敛效率也有明显提高。 展开更多

关键词 水利工程 拱坝 位移反分析 遗传算法 小生境 自适应概率

下载PDF 职称材料

利用近场动力学方法模拟隧道掘进机滚刀三维贯入破岩 被引量：1

4

作者 周建 尚肖楠 +2 位作者 刘福深 沈君逸 廖星川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2732-2743,2756,共13页

近场动力学方法是一种非局部无网格数值方法,在模拟固体的动力损伤断裂方面具有优势,首次提出采用近场动力学方法模拟隧道掘进机(tunnel boring mechine,简称TBM)滚刀三维贯入破岩,并模拟了7组试验来验证。通过模拟压头贯入试验,展示了... 近场动力学方法是一种非局部无网格数值方法,在模拟固体的动力损伤断裂方面具有优势,首次提出采用近场动力学方法模拟隧道掘进机(tunnel boring mechine,简称TBM)滚刀三维贯入破岩,并模拟了7组试验来验证。通过模拟压头贯入试验,展示了近场动力学方法模拟刀具贯入破岩的可行性。同时,提出了非线性短程力接触模型,证明了该接触模型可以较好地反映TBM滚刀法向力随贯入深度的变化趋势,还能够反映滚刀在贯入过程中与岩石接触面积的变化情况。利用所提非线性短程力接触模型模拟了5组不同围压作用下的TBM滚刀三维贯入试验,并与试验结果比对。模拟结果表明,提出的接触模型能够计算滚刀峰值力随不同围压的变化,并且可以得到合理的岩石表面破坏形式。近场动力学方法使用简便,仅需要两个标定参数便可以模拟TBM滚刀三维贯入破岩,具有实际工程应用前景。 展开更多

关键词 近场动力学 三维TBM滚刀破岩 贯入试验 围压

原文传递

盾构滚刀破岩的近场动力学模拟简述 被引量：1

5

作者 朱建才 尚肖楠 +1 位作者 刘福深 袁逢逢 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期87-96,共10页

盾构施工是目前修建隧道的主要方法之一。在盾构施工中,岩土材料在刀具作用下的响应是盾构掘进主要关心的内容之一。滚刀是盾构机破岩的主要刀具,从数值模拟的角度出发,首先总结了目前应用于滚刀破岩的数值方法,包括有限元法、离散元法... 盾构施工是目前修建隧道的主要方法之一。在盾构施工中,岩土材料在刀具作用下的响应是盾构掘进主要关心的内容之一。滚刀是盾构机破岩的主要刀具,从数值模拟的角度出发,首先总结了目前应用于滚刀破岩的数值方法,包括有限元法、离散元法以及其他数值方法,并分析了以上方法的不足之处;为了突破现有方法在滚刀破岩领域遇到的瓶颈,提供了一种全新的思路—利用近场动力学模拟滚刀破岩,并简单阐述该方法的理论,同时列举了近场动力学在模拟岩石裂纹扩展以及破冰领域的成功案例;最后利用Peridigm模拟单滚刀破岩的算例,表明将近场动力学应用于模拟岩土材料在滚刀作用下损伤的演化及裂纹扩展等方面将有很大的应用前景。 展开更多

关键词 滚刀破岩 数值方法总结 近场动力学 Peridigm

原文传递

基于矩法的重力坝建基面非线性等效应力分析 被引量：13

6

作者 杨强 刘福深 周维垣 《水力发电》 北大核心 2006年第2期23-25,55,共4页

针对重力坝建基面角缘应力问题提出了非线性等效应力的概念。采用多项式表示等效应力,根据等效应力的各阶矩与有限元应力相应的各阶矩相等,确定多项式的系数,进而得到等效应力的分布。分析表明,当前普遍采用的线性化等效应力仅是非线性... 针对重力坝建基面角缘应力问题提出了非线性等效应力的概念。采用多项式表示等效应力,根据等效应力的各阶矩与有限元应力相应的各阶矩相等,确定多项式的系数,进而得到等效应力的分布。分析表明,当前普遍采用的线性化等效应力仅是非线性等效应力在一次矩等效时的特例。重力坝算例说明,2阶等效应力具有一定的网格稳定性,适合在重力坝工程中比较局部角缘应力。 展开更多

关键词 重力坝 矩法 非线性等效应力 有限元法

下载PDF 职称材料

基于直接内力法的拱坝建基面等效应力分析 被引量：7

7

作者 杨强 刘福深 周维垣 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期19-23,共5页

本文提出适合分析拱坝建基面等效正应力的直接内力法。在目前有限元的水平上,该方法可以相对准确地计算建基面上的应力。该方法通过有限元计算的应力结果计算建基面上结点的内力,将建基面沿高程依次分成若干段曲面,对每段曲面均采用等... 本文提出适合分析拱坝建基面等效正应力的直接内力法。在目前有限元的水平上,该方法可以相对准确地计算建基面上的应力。该方法通过有限元计算的应力结果计算建基面上结点的内力,将建基面沿高程依次分成若干段曲面,对每段曲面均采用等效矩形进行近似,分别求解各等效矩形截面的内力。根据材料力学公式可以计算建基面上任意点的线性化等效正应力。工程实例分析说明了该方法的合理性和正确性。 展开更多

关键词 水工结构 等效线性化正应力 直接内力法 拱坝建基面

下载PDF 职称材料

高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究 被引量：8

8

作者 杨强 朱玲 刘福深 《水力发电》 北大核心 2005年第7期36-38,54,共4页

在拱坝坝肩稳定分析的刚体极限平衡法里,一般认为滑移体拉裂面完全脱开,不考虑其上的岩体抗力,对高拱坝而言,这种做法可能使稳定分析过于保守。基于三维有限元分析的多重网格分析方法,可以将三维有限元分析成果投影到任一滑面网格上,进... 在拱坝坝肩稳定分析的刚体极限平衡法里,一般认为滑移体拉裂面完全脱开,不考虑其上的岩体抗力,对高拱坝而言,这种做法可能使稳定分析过于保守。基于三维有限元分析的多重网格分析方法,可以将三维有限元分析成果投影到任一滑面网格上,进而求得其上的应力分布及合力,以及滑面和滑块的安全系数。利用此方法对溪洛渡高拱坝工程的坝肩关键滑块的分析研究表明,直至超载3倍时,虽有部分区域受拉,拉裂面就合力来说仍处于受压状态,故拉裂面提供的抗力在较大荷载变幅内是可资利用的。计算表明计入拉裂面岩体抗拉力后,块体稳定安全度有显著的提高。 展开更多

关键词 刚体极限平衡法 块体 拉裂面 高拱坝

下载PDF 职称材料

超载过程中高拱坝坝肩推力角的研究 被引量：4

9

作者 杨强 翟明杰 刘福深 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期108-112,共5页

本文采用基于D-P准则的理想弹塑性三维有限元分析以及一种高精度的基于体积积分的拱端推力确定方法,结合国内一个典型的300米级高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力的非线性重分布规律,以确定拱坝-坝肩非... 本文采用基于D-P准则的理想弹塑性三维有限元分析以及一种高精度的基于体积积分的拱端推力确定方法,结合国内一个典型的300米级高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力的非线性重分布规律,以确定拱坝-坝肩非线性相互作用。研究结果表明:高拱坝超载过程中各高程段的推力角均有所增加,这反映了拱坝具有较高超载能力的内在机制,也说明基于刚体极限平衡法的拱坝坝肩稳定分析成果偏于安全。 展开更多

关键词 水工结构 推力角 有限元分析 拱坝

下载PDF 职称材料

三维初始地应力场的多尺度弹塑性校正 被引量：3

10

作者 杨强 刘福深 任继承 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期24-29,共6页

本文运用弹塑性增量计算中转移应力的概念,对三维初始地应力场多元线性回归分析结果进行弹塑性校正。测点地应力的实际测量值与多元回归值之间的差值就是测点处应进行弹塑性校正的转移应力值;本文采用基于D-P准则的增量分析方法,计算出... 本文运用弹塑性增量计算中转移应力的概念,对三维初始地应力场多元线性回归分析结果进行弹塑性校正。测点地应力的实际测量值与多元回归值之间的差值就是测点处应进行弹塑性校正的转移应力值;本文采用基于D-P准则的增量分析方法,计算出应力状态不满足塑性屈服条件的各点转移应力,然后进行弹塑性迭代计算,完成对回归结果的弹塑性校正。实际工程的计算表明,校正后的初始地应力场能合理反映出地形、地质、构造和岩石力学性质的影响,回归地应力场能够满足屈服条件,该方法回归精度高,简单实用。 展开更多

关键词 岩土力学 地应力场 弹塑性校正 多元回归分析

下载PDF 职称材料

考虑THM耦合的地热能源桩热-力行为分析

11

作者 李峙 刘福深 +1 位作者 杨仲轩 詹伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2129-2138,共10页

地热能源桩除了可以承受建筑物的上部结构荷载,还能提供低碳、环保和可持续的制冷/制热功能,因此在土木与能源等行业受到广泛关注。热-水-力(THM)三场耦合效应显著影响能源桩和土体的相互作用及其承载变形特性。利用多孔介质混合物理论... 地热能源桩除了可以承受建筑物的上部结构荷载,还能提供低碳、环保和可持续的制冷/制热功能,因此在土木与能源等行业受到广泛关注。热-水-力(THM)三场耦合效应显著影响能源桩和土体的相互作用及其承载变形特性。利用多孔介质混合物理论推导了THM全耦合的基本控制方程,并通过与饱和非等温固结问题的理论解对比,验证了该耦合问题基于COMSOL有限元分析方法有效性。在此基础上,考虑流体性质随温度的变化和不同的桩土接触模型,开展了基于THM耦合的能源桩二维有限元模型的数值分析,并与离心数值模型和现场试验数据进行对比。计算结果表明该耦合模型不但能预测能源桩中应力、应变和位移场分布与演化规律,还能较好地模拟桩土多场耦合行为。研究结果表明,THM耦合效应对土工分析具有重要影响,研究成果可为能源桩设计、施工及使用过程中所涉及的多场耦合问题提供参考依据。 展开更多

关键词 能源桩 热-水-力耦合模型 桩土相互作用 有限元 模型验证

原文传递

基于XCT扫描技术的铁路路基翻浆冒泥机理研究

12

作者 王张弛 曹志刚 +2 位作者 蔡袁强 刘福深 张剑锋 《地基处理》 2023年第3期187-194,247,共9页

为研究铁路基床性翻浆冒泥的发生机理,本文结合XCT扫描试验技术试验观测了循环荷载下饱和基床翻浆冒泥通道形成全过程,以及发生翻浆冒泥时内部孔隙水的运移规律。研究表明,基床内翻浆冒泥通道的形成是铁路路基翻浆冒泥启动的关键。静荷... 为研究铁路基床性翻浆冒泥的发生机理,本文结合XCT扫描试验技术试验观测了循环荷载下饱和基床翻浆冒泥通道形成全过程,以及发生翻浆冒泥时内部孔隙水的运移规律。研究表明,基床内翻浆冒泥通道的形成是铁路路基翻浆冒泥启动的关键。静荷载作用下,基床内不会出现翻浆冒泥通道,底部孔隙水随荷载次数增加而整体上升;当土体受到循环荷载时,基床孔隙水压迅速累积升高,在土体内部逐渐发育出输水通道,导致路基底层颗粒向上迁移而形成翻浆冒泥。基床性翻浆冒泥可分为3个阶段,孔压累积阶段、通道发展阶段与抽吸阶段。翻浆冒泥通道发展速度随着荷载幅值的增大而增加。最后采用嵌入强间断数值方法来模拟土体试验时翻浆冒泥通道的发展,分析了不同土体黏聚力对地基输水通道形成的影响规律,发现随着土体黏聚力的升高,土体内输水通道发展速度降低。本研究可为软土地基道路翻浆冒泥的预防与治理提供参考。 展开更多

关键词 翻浆冒泥 XCT扫描 水分迁移 细粒运移 铁路路基 输水通道 嵌入强间断方法

下载PDF 职称材料

铣床加工不等距螺杆

13

作者 刘福深 高荣翠 《河北机械》 1994年第1期18-20,共3页

关键词 铣床 不等距螺杆 螺杆加工

下载PDF 职称材料

UVB与药物治疗脑血管病时血液流变学观察

14

作者 冀风云 刘福深 +3 位作者 王婷 刘明明 沈会生 邱玉良 《中国血液流变学杂志》 CAS 1994年第2期33-36,共4页

关键词 脑血管病 UVB 血液流变学 药物治疗 脑梗塞组 脑梗塞患者 脑动脉硬化 全血粘度 血液流变性 血纤维蛋白原

下载PDF 职称材料

20CrMnTi钢齿轮渗碳直接淬火工艺的探讨

15

作者 高荣翠 刘福深 孙岭青 《机械工人（热加工）》 1998年第6期25-25,共1页

对大型重载齿轮渗碳,渗层表面碳浓度及碳化物形态对齿轮质量的影响在不少文献中早有论述。碳化物的大小和形态对钢的抗疲劳性能有显著影响。 我厂生产的齿轮、齿轴多采用20CrMnTi钢渗碳淬火,要求热处理后碳化物级别为1～5级,渗层中过共... 对大型重载齿轮渗碳,渗层表面碳浓度及碳化物形态对齿轮质量的影响在不少文献中早有论述。碳化物的大小和形态对钢的抗疲劳性能有显著影响。 我厂生产的齿轮、齿轴多采用20CrMnTi钢渗碳淬火,要求热处理后碳化物级别为1～5级,渗层中过共析层+共析层的深度为渗层的70％。我们使用的是老式设备,没有碳势控制系统,渗碳温度采用920℃,渗剂为煤油。 展开更多

关键词 齿轮 渗碳 淬火 直接淬火

下载PDF 职称材料

输入齿轮轴断裂失效分析

16

作者 高荣翠 刘福深 张志林 《机械工人（热加工）》 1999年第6期26-27,共2页

我厂用20CrMnTi钢制造的输入齿轮轴是圆锥圆柱齿轮减速机上的主要结构件,在使用中出现早期断裂失效,我们从使用现场收集断件进行分析,发现断口在退刀槽处(见下图)。断裂的主要原因是台阶处无过渡圆角,且表面粗糙度值较高,淬火冷却不足... 我厂用20CrMnTi钢制造的输入齿轮轴是圆锥圆柱齿轮减速机上的主要结构件,在使用中出现早期断裂失效,我们从使用现场收集断件进行分析,发现断口在退刀槽处(见下图)。断裂的主要原因是台阶处无过渡圆角,且表面粗糙度值较高,淬火冷却不足。为此,我们根据存在的问题进行了工艺改进。 展开更多

关键词 减速机 齿轮轴 失效分析

下载PDF 职称材料

基于并行改进遗传算法的拱坝位移反分析 被引量：7

17

作者 刘耀儒 杨强 +1 位作者 刘福深 周维垣 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1542-1545,1550,共5页

引入小生境技术和自适应杂交变异概率方法,基于并行有限元程序,给出了适合推求拱坝和地质力学参数的位移反分析并行遗传算法,并编制了相应的程序,利用地质力学模型试验数据,对溪洛渡拱坝进行了位移反分析,得到了和试验相一致的坝体混凝... 引入小生境技术和自适应杂交变异概率方法,基于并行有限元程序,给出了适合推求拱坝和地质力学参数的位移反分析并行遗传算法,并编制了相应的程序,利用地质力学模型试验数据,对溪洛渡拱坝进行了位移反分析,得到了和试验相一致的坝体混凝土和地基岩体的力学参数。结果表明,该算法可以有效解决简单遗传算法的早熟收敛问题,收敛效率得到明显提高。当采用16个CPU进行并行计算时,可以达到42%的计算效率,表明该算法适用于拱坝这样复杂的三维结构的位移反分析,可以大大减少拱坝位移反分析的时间。 展开更多

关键词 拱坝 反分析 遗传算法 小生境 自适应概率 并行计算

原文传递

拱坝-地基系统的三维有限元并行计算 被引量：6

18

作者 刘耀儒 周维垣 +1 位作者 刘福深 强天驰 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期772-775,共4页

拱坝稳定和破坏过程的三维有限元分析,对高性能并行计算提出了很高的要求。采用节点联系矩阵的概念,基于Jacobi预处理共轭梯度法,推导了适用于分布存储并行机的有限元并行element-by-element(EBE)方法,可以避免形成整体刚度矩阵,显著减... 拱坝稳定和破坏过程的三维有限元分析,对高性能并行计算提出了很高的要求。采用节点联系矩阵的概念,基于Jacobi预处理共轭梯度法,推导了适用于分布存储并行机的有限元并行element-by-element(EBE)方法,可以避免形成整体刚度矩阵,显著减少内存需求,并可自动实现计算任务的分配。编制了有限元并行计算程序,采用悬臂梁算例对其进行了验证,然后应用于二滩拱坝的有限元数值分析。计算结果表明,对拱坝地基系统这样复杂的三维结构,有限元EBE方法是一种很有效的并行计算方法。 展开更多

关键词 拱坝 有限元方法 element—by—element方法 并行计算 预处理共轭梯度法

原文传递

自支撑相变压裂技术中相变热对裂缝温度的影响

19

作者 张楠林 刘福深 +5 位作者 姜亮亮 罗志锋 琚宜文 刘平礼 赵立强 裴宇昕 《石油勘探与开发》 EI CAS 2024年第6期1374-1383,共10页

采用差示扫描量热法测试了相变流体热通量曲线,以此建立反映相变转化率与温度、时间关系的反应动力学模型,进而构建了考虑相变热的裂缝和岩体温度场模型,采用前人建立的温度场模型验证了本模型的可靠性,利用新模型研究了不同注入参数、... 采用差示扫描量热法测试了相变流体热通量曲线,以此建立反映相变转化率与温度、时间关系的反应动力学模型,进而构建了考虑相变热的裂缝和岩体温度场模型,采用前人建立的温度场模型验证了本模型的可靠性,利用新模型研究了不同注入参数、相变压裂液性能参数对裂缝和岩体温度变化的影响规律。研究表明:缝内温度在不同位置、不同时间受注入冷流体的冷却效应和相变过程中的放热效应交替主导;压裂液注入初期,缝内温度较高、相变速度较快,相变放热对储层岩石温度影响较大;注入后期,缝内温度降低,相变放热速度减慢、压裂液对储层岩石的冷却效应增强。相变热对裂缝温度的影响较大,与不考虑相变热相比,当考虑相变热时,注液结束时缝内温度均有不同程度上升,当相变热由20J/g上升至60J/g时,缝内温度上升最大值由2.1℃升至6.2℃。相变热和相变流体(PF)体积分数与裂缝温度变化呈正相关,比热容则与温度变化呈负相关。随着注入时间的增加,缝口温度、相变速度逐渐降低,最大相变速度和最大温度差值位置逐渐从缝口转移到距缝口约10 m处。 展开更多

关键词 自支撑相变压裂 原位自生支撑剂 反应动力学 相变热 相变速度 裂缝温度

下载PDF 职称材料

酸洗添加剂对钕铁硼永磁体性能影响的研究

20

作者 张昕 张友亮 +2 位作者 张健 刘福深 李瑞雨 《当代化工研究》 CAS 2024年第21期26-29,共4页

研究了在烧结钕铁硼永磁材料进行表面处理所使用的酸洗液中加入添加剂,可有效减缓材料性能衰减的酸洗工艺。在同一操作水平下,选择几种酸洗添加剂分别进行酸洗处理和电镀,然后分别对磁性能的影响进行测试。结果表明,SDC作为钕铁硼永磁... 研究了在烧结钕铁硼永磁材料进行表面处理所使用的酸洗液中加入添加剂,可有效减缓材料性能衰减的酸洗工艺。在同一操作水平下,选择几种酸洗添加剂分别进行酸洗处理和电镀,然后分别对磁性能的影响进行测试。结果表明,SDC作为钕铁硼永磁材料的酸洗添加剂,所获得材料成品的磁通值最高;明确指出酸洗添加剂在酸洗过程中的意义,并对进一步研究和控制指明了方向。 展开更多

关键词 烧结钕铁硼 添加剂 酸洗工艺 磁通值

下载PDF 职称材料