王彬
- 作品数：42 被引量：118H指数：8
- 供职机构：安徽理工大学土木建筑学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金安徽省自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学交通运输工程文化科学更多>>
- 定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解被引量：4
- 2022年
- 受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化;基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解,以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式;自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验,对公式的合理性进行验证。结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证;冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大;当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述,为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。
- 王彬荣传新王彬
- 关键词：人工地层冻结渗流冻结温度场解析解相似模型试验
- 地下水对人工地层冻结过程的影响机制研究进展及展望被引量：1
- 2022年
- 目前关于地下水渗流作用对人工地层冻结过程的影响机理研究主要集中在模型试验、数值计算以及理论解析解3个方面。关于模型试验的研究成果已经基本实现了地下水对人工冻结温度场影响规律的定性分析,但对于地下水流速度对冻结温度场的量化影响规律尚未得出一致的研究结论;关于地下水渗流条件下人工冻结温度场的数值计算方法主要包括“表观热熔法”以及“焓-孔隙度法”,但这两种数值计算模型均对水热耦合过程进行了简化,无法全面深入地反映较大流速地下水与冻结温度场耦合作用的科学本质,因此流速计算范围受到一定的限制,计算准确度也有待提高;关于地下水作用下冻结温度场解析解的研究成果主要集中在稳态温度场方面,能够反映温度场随时间及流速变化规律的瞬态温度场理论解尚无相关成果。基于当前的研究现状,提出了该科学问题未来的研究方向。
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- 关键词：人工地层冻结法地下水模型试验
- 考虑中间主应力与渗流作用的巷道稳定理论解
- 2023年
- 为了探究渗流作用下不同中间主应力对圆形巷道围岩的影响,应用弹塑性力学理论,基于Drucker-Prager屈服准则,推导得出围岩塑性区半径与孔隙水压力之间的关系式;再由极值点失稳理论,确定围岩失稳的判别准则。结合实际工程,分析中间主应力系数对临界水压力的影响,结果表明:中间主应力对临界水压力有较大影响,采用D-P准则时中间主应力系数与临界水压力的关系曲线表现为类抛物线形式。当中间主应力系数取0.8时临界水压力达到最大值10.0 MPa;与基于MC准则的计算结果做对比,发现考虑中间主应力时D-P准则的临界水压力计算结果更能反映岩石多轴力学性能,可应用于较为完整的含水岩层支护设计优化。
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- 关键词：渗流作用巷道围岩中间主应力稳定性
- 改性脱硫石膏基混凝土支护结构模型试验研究被引量：2
- 2018年
- 为了解决脱硫石膏大量堆置带来的环境污染问题,拟将改性脱硫石膏作为胶凝材料替代水泥应用于巷道喷层支护中。为了验证该类支护结构的可靠性,设计了不同加载条件下改性脱硫石膏基混凝土巷道喷层支护结构模型试验,对改性脱硫石膏基混凝土支护结构的力学特性进行了系统研究。试验结果表明:改性脱硫石膏基混凝土支护结构的整体承载力较大,替代水泥混凝土用于煤矿巷道支护是可行的;侧压是决定整个支护结构承载力大小的关键因素,随着侧压的逐渐增大,支护结构的整体承载力逐渐减小,且试件的破坏形式由拱部压剪破坏逐渐向腿部受拉破坏过渡。
- 荣传新王彬程桦宋海清李琳李冠豪
- 关键词：模型试验力学特性
- “群管效应”对不同地下水流速冻结温度场影响的试验研究被引量：9
- 2020年
- 为研究不同地下水流速对冻结管布置方式的影响,分别进行了3种流速作用下的不同冻结管布置方式冻结相似模型试验。结果表明:地下水流速是影响冻结效果的重要因素。在地下水流速为5和10 m/d时,2根冻结管形成冻结柱状体的交圈时间分别为316.8和403.2 min,较无流速条件下延迟了约29.4%和约64.7%。在2根冻结管界面的上游设置1根冻结管,可以产生明显的“群管效应”;开启该冻结管后,在流速为5和10 m/d的地下水作用下,主冻结管交圈时间分别提前了15.5%和28.0%,冻结壁扩展范围也有了较大提高。
- 荣传新唐方圆王彬孙世成张翔
- 关键词：模型试验冻结温度场
- 定向渗流诱导的非均质冻结壁力学特性分析被引量：5
- 2022年
- 为了合理分析定向渗流诱导的非均质冻结壁的力学特性,将冻结壁最迟交圈的位置视为“危险截面”,通过分段等效的方法结合温度特征点的分布规律,得出该截面的温度曲线表达式;根据冻土力学参数与冻结温度的线性关系,将冻结壁视为随温度函数变化的非均质材料;分别基于M-C准则、D-P准则、广义Tresca准则及双剪强度准则,推导得出定向渗流诱导的非均质冻结壁应力计算公式。基于该公式,结合实际冻结方案的设计参数对冻结壁的力学特性进行计算分析。计算结果表明:冻结壁的承载力随着水流速度的增大而减小,当水流速度为5m·d时,基于M-C、D-P、广义Tresca、双剪强度准则计算得出的弹性极限承载力以及塑性极限承载力分别为2.480、2.462、2.741、3.202以及4.349、4.318、4.561、5.779;当地下水流速增加至10m·d时,对应的弹性极限承载力以及塑性极限承载力降低至2.087、2.085、2.203、2.784以及3.700、3.707、3.908、4.939。冻结壁的径向应力随着相对半径r的增大而增大,而环向应力的分布具有明显的区域差异性;在弹性极限状态下,冻结壁的环向应力的最大值出现在靠近冻结壁中间的位置;在塑性极限状态下,冻结壁的环向应力的最大值出现在冻结壁的分区界线(r=1.685)处。
- 王彬王彬程桦荣传新
- 关键词：冻结壁地下水弹塑性分析极限承载力
- 大流速地下水作用下多圈冻结孔优化布置方法研究被引量：8
- 2020年
- 为了解决大流速地下水作用下多圈冻结管形成的冻结壁不易交圈或交圈时间延长等工程问题,提出采用在水流上游位置加密布置冻结管的方法对常规冻结方案进行优化设计。基于表观热容法构建了水热耦合数学模型,并通过大型物理模型试验对数学模型的合理性进行了验证。运用该数学模型对淮南潘一矿原冻结设计参数及其优化方案进行了分析。结果表明:对双圈管的外圈上游120°范围内的冻结管进行加密处理后,当地下水流速为10、15、20 m/d时,优化方案相较于常规方案在3种流速下的冻结壁交圈时间分别提前了7、13、57d,并且对应相同的冻结时间,优化后的冻结壁的厚度明显增加。
- 董艳宾荣传新王彬杨凡
- 关键词：冻结法凿井优化设计冻结壁
- 煤矿副井马头门修复加固技术研究被引量：1
- 2017年
- 针对塔然高勒煤矿副井马头门破坏严重的问题,发现其主要原因是软弱围岩遇水膨胀和软化导致的马头门结构受力不均匀。针对该破坏特点,对该马头门进行了修复加固,采用锚索+29U型钢+W型钢带+网喷混凝土的方式作为临时支护,采用SFRC80钢纤维混凝土结构作为永久支护,并对修复后的结构进行了受力监测。监测结果表明:重筑钢纤维混凝土结构所受外荷载较小,重筑结构的钢筋应力和混凝土应变均小于其安全值,表明该修复加固方案是合理可靠的,可为类似工程的修复加固设计提供参考。
- 荣传新解德柱王彬陈强许平
- 关键词：软弱岩层钢纤维混凝土
- 卸载状态下非均质圆形寒区隧道围岩弹塑性统一解被引量：1
- 2024年
- 以统一强度理论作为卸载状态下寒区隧道冻结围岩屈服准则,综合考虑围岩非均质特性和中间主应力效应对冻结围岩强度影响,建立寒区隧道应力位移弹塑性力学模型,联合各区域边界条件,计算获得冻结围岩均质与非均质状态下,弹性解、塑性统一解以及塑性区半径的隐式方程,分别对其应力位移场讨论分析。研究表明:考虑冻结围岩的非均质特性,塑性区环向应力峰值增大40%,塑性区范围相对减少40.4%,内壁位移减少9.3%,弹性极限承载力提高41%,塑性极限承载力提高14%,影响显著。中间主应力效应能充分发挥非均质冻结围岩承载潜能,计算得到的承载力明显增大,塑性半径明显减小。所得结果可为寒区隧道开挖支护设计以及数值模拟,提供理论指导。
- 梁沈伟王彬荣传新荣传新
- 关键词：寒区隧道弹塑性分析中间主应力效应统一强度理论
- 基于差异冻结技术的深厚冲积层三维冻结温度场数值计算分析被引量：1
- 2024年
- 为了探究人工地层冻结(artificial ground freezing, AGF)多圈管冻结壁温度场分布与发展规律,以淮北青东煤矿东风井为工程背景,利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型,分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明:在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快,相同的冻结时间下,冻结壁平均温度要低0.73~3.32℃·d^(-1),有效厚度增加0.38 m;砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94~1.50℃,有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内,径向温度场呈现出圈管之间温度低,圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布;在土体深度方向,不同土性的土层温度梯度较为明显,具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低,30 d左右Ⅱ层土体(三圈管砂土层)降温速率达到最大,约为1.12℃·d^(-1),首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段,此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间,缩短工期;又可以防止深部冻土入荒径过多,降低开挖难度,节约工程成本。采用差异冻结的方式,开机冻结30 d,去路盐水温度降至-30℃后维持该温度循环制冷盐水,使得该冻结工程取得了圆满成功。此研究可以为类似矿井冻结施工提供一定的参考。
- 吴冬荣传新龙伟王彬
- 关键词：人工地层冻结
