土木工程碩士論文開題報(bào)告

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土木工程碩士論文開題報(bào)告

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土木工程碩士論文開題報(bào)告

土木工程碩士論文開題報(bào)告1

　　一、選題背景

　　常規(guī)剛性基礎(chǔ)，即無隔振汽輪機(jī)基礎(chǔ)，多釆用島式布置，主廠房與基礎(chǔ)下部分割開來，主要是為了減小設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動對主廠房的影響。在常規(guī)基礎(chǔ)所有柱頂與頂板連接處水平切斷，在頂板與柱頂之間安裝隔振器，這樣就形成了島式彈簧隔振基礎(chǔ)，因?yàn)轫敯迮c下部結(jié)構(gòu)隔開，因此也沒有必要將下部結(jié)構(gòu)與主廠房分割開來。為了進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置和調(diào)整抗震性能，將隔振基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)與主廠房連為一體，演變成聯(lián)合布置的島式彈賛隔振基礎(chǔ)。既阻止了設(shè)備振動的傳播，也隔斷了地震波的傳遞，同時(shí)減小了下部結(jié)構(gòu)的尺寸，并且可以減小基礎(chǔ)的沉降，在不均勾沉降小于5mm的范圍內(nèi)，彈賛可自動調(diào)節(jié)受力狀態(tài);即使不均勾沉降超過5mm，可以通過在彈簧隔振器上下加調(diào)整塾片的.方法來調(diào)整不均匆沉降，而且可省去較厚的基礎(chǔ)墊層。由此看來，彈簧隔振基礎(chǔ)不僅改善了抗震性能，而且在節(jié)約場地面積、改進(jìn)工藝布置、降低造價(jià)等方面有巨大優(yōu)勢。剛度和質(zhì)量大的常規(guī)基礎(chǔ)雖然在主動隔振方面即防止汽輪發(fā)電機(jī)組的振動傳遞給下部結(jié)構(gòu)效果尚可，但是在被動隔振方面即阻止地震波的傳遞方面不是很理想，這是因?yàn)槠啓C(jī)組屬于高位布置，地震作用傳遞到汽輪發(fā)電機(jī)軸承上時(shí)存在放大作用。基礎(chǔ)剛度越大，放大倍率越大。常規(guī)剛性基礎(chǔ)的放大倍數(shù)一般為2.5-4.0，而彈簧基礎(chǔ)可降低到0.8-1.2。

　　二、研究目的和意義

　　目前我國大力投資電力建設(shè)，電力建設(shè)處于高速發(fā)展階段，規(guī)模日益擴(kuò)大，隨著單機(jī)容量的不斷增加，對汽輪機(jī)基礎(chǔ)的振動要求也更加嚴(yán)格，而汽輪機(jī)基礎(chǔ)的動力特性決定著電廠的安全運(yùn)行，即良好的動力特性能有效的保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，延長大修期，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，汽輪輪基礎(chǔ)主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，對于這種規(guī)模超大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。條件允許的情況下，可以建立縮尺模型，通過模型基礎(chǔ)的振動測試數(shù)據(jù)，預(yù)測原型基礎(chǔ)的振動，從而對基礎(chǔ)的抗震性能做出評價(jià)，在此基礎(chǔ)上確定最佳設(shè)計(jì)方案。本課題以某汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)為研宄對象，對其彈簣隔振基礎(chǔ)的動力特性和抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并做出了評價(jià)。

　　三、本文研究涉及的主要理論

　　采用量綱分析法確定各物理量相似常數(shù)。首先需要確定幾何相似常數(shù)和彈性模量相似常數(shù)，根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》，框架試體與原型的比例可取原型結(jié)構(gòu)的1/8,本模型按照規(guī)程采用1:8的比例建造，即幾何相似常數(shù)為8。因?yàn)殇摻羁s尺后直徑過小導(dǎo)致施工難度加大，并且在模型試驗(yàn)中引起較大誤差，所以只保證梁柱截面配筋率滿足相似關(guān)系，故彈性模量相似常數(shù)為1,密度相似常數(shù)為1。

　　由于彈簧與結(jié)構(gòu)不是同一種材料，如果還以幾何尺寸來定義其相似比，則力學(xué)模型相似比就不能滿足，因此次試驗(yàn)中忽略了彈簧的幾何相似比，而是保證了力學(xué)相似比，即滿足彈簧的剛度在整體模型相似關(guān)系中的剛度比為8:1。

　　該模型于北方工業(yè)大學(xué)建工實(shí)驗(yàn)中心完成，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及相似關(guān)系，模型按1:8的比例設(shè)計(jì)施工完成。模型采用的材料與原型完全相同，底板混凝土等級為C30，柱及頂板混凝土為C40。鋼筋材料與原型相同，縱筋均采用HRB400鋼筋。模型制作分四個階段，依次是底板、柱與中間平臺、彈賛隔振器安裝、頂板。根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)要求，在每次饒筑時(shí)預(yù)留至少三組標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土試塊，所有試塊在同等條件下養(yǎng)護(hù)28天后測得標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度計(jì)算出底板、柱及頂板混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為32.3N/inm2、44.6N/mm^模型中某些小的部位因施工困難可不饒筑，但必須在試驗(yàn)時(shí)加上或減去相應(yīng)質(zhì)量。試驗(yàn)前模型混凝土有足夠的養(yǎng)護(hù)期(按28天強(qiáng)度)。

　　四、本文研究的主要內(nèi)容

　　根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及甲方提供的資料和場地條件，對該汽輪機(jī)組彈費(fèi)隔振基礎(chǔ)進(jìn)行模型試驗(yàn)，主要研究內(nèi)容包括：

　　(1)采用瞬態(tài)激振法對模型進(jìn)行動力特性試驗(yàn)，獲得基礎(chǔ)的自振特性，包括振型、固有頻率、阻尼比;

　　(2)對基礎(chǔ)模型進(jìn)行動剛度及隔振效率測試;

　　(3)對基礎(chǔ)模型分別進(jìn)行7度多遇地震、罕遇地震作用下的擬動力試驗(yàn)，測得基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)變，基礎(chǔ)地震加速度、位移、恢復(fù)力響應(yīng)，裂縫幵展情況、層間位移角等。

土木工程碩士論文開題報(bào)告2

　　課題名稱：

　　厚硬頂板高壓預(yù)注水弱化機(jī)理研究碩士畢業(yè)論文開題報(bào)告

　　學(xué)科專業(yè)：巖土工程

　　1、課題來源、選題依據(jù)背景情況、課題研究目的、國內(nèi)外的研究動態(tài)、水平、存在問題，并附主要參考文獻(xiàn)：

　　1.1課題來源

　　淮南礦區(qū)已進(jìn)入深部開采，厚硬頂板難冒問題突出，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為此，淮南礦業(yè)集團(tuán)高度重視，xx年組織集團(tuán)公司工程技術(shù)人員到山西等多個礦業(yè)集團(tuán)考察，并邀請相關(guān)科研單位論證分析淮南礦區(qū)綜采面壓架機(jī)理，并決定聯(lián)合有關(guān)科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預(yù)裂爆破技術(shù)”研究。

　　1.2選題依據(jù)背景情況

　　煤炭是我國的基礎(chǔ)能源，在我國一次能源構(gòu)成中煤炭約占70%左右。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，國家對煤炭等能源需求量越來越大。xx年我國原煤產(chǎn)量為28億噸，xx年原煤產(chǎn)量29.6億噸，xx年原煤產(chǎn)量超過30.0億噸，xx年原煤產(chǎn)量為35.2億噸，預(yù)計(jì)xx年原煤產(chǎn)量將達(dá)到37.9億噸。我國煤炭淺部資或賦存條件相對簡單資源日益減少，煤礦相繼進(jìn)入深部開采期，隨之而來就面臨著厚硬頂板控制問題。厚硬頂板由于整體性好、強(qiáng)度高，難于冒落，如不及時(shí)采取強(qiáng)制處理，將形成采空區(qū)大面積懸頂。大面積懸頂一旦垮落，一方面由于巖層折斷時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈動載荷會損壞或推倒大量工作面支架，從而頂板常沿煤壁切斷造成工作面垮冒事故；另一方面，采空區(qū)積存的大量高濃度瓦斯氣體，沿風(fēng)巷、機(jī)巷涌出，造成瓦斯超限，并形成破壞力很強(qiáng)暴風(fēng)，在風(fēng)暴所經(jīng)過之處，其強(qiáng)烈的沖擊作用，摧毀結(jié)構(gòu)。采工作面及其鄰近巷道中的支架、風(fēng)門和磚墻密閉，甚至使礦車翻倒，軌道彎曲，對井下人員及設(shè)備造成嚴(yán)重的危害。例如，潘一礦1402(3)(壓架2套)、潘一礦1602(3)、潘三礦17110(3)(壓架2套)等多個工作面壓架和出水現(xiàn)象，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為此，淮南礦業(yè)集團(tuán)xx年組織集團(tuán)公司工程技術(shù)人員到山西等多個礦業(yè)集團(tuán)考察，并邀請相關(guān)科研單位論證分析淮南礦區(qū)綜采面壓架機(jī)理，并決定聯(lián)合有關(guān)科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預(yù)裂爆破技術(shù)”研究。

　　1.3課題研究目的

　　以往煤層強(qiáng)制放頂爆破采用的是常規(guī)炸藥，炸藥爆破過程的重要特性是炸藥通過高速的化學(xué)反應(yīng),在裝藥孔壁上產(chǎn)生巨大的氣體壓力，使周圍的介質(zhì)破壞和破碎。但它存在著施工量大；炸藥消耗大、污染井下空氣，存在一定的危險(xiǎn)性，稍微不慎可能會造成瓦斯爆炸、煤層坍塌等重大問題。壓力注水弱化頂板法就是在工作面預(yù)先向頂板鉆孔注壓力水，利用水對巖體的壓裂和軟化作用，破壞頂板的完整性和降低頂板巖石強(qiáng)度，當(dāng)工作面采過后，頂板可正�？迓�，減小來壓對工作面的威脅。壓力注水法具有改變頂板力學(xué)特性，變難冒為易冒，實(shí)現(xiàn)長壁綜合機(jī)械化采煤，提高資源回收率；同時(shí)可降低工作面粉塵含量，改善勞動環(huán)境；注水與回采作業(yè)平行，預(yù)先釋放部分瓦斯等優(yōu)點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.4國內(nèi)外的研究動態(tài)、水平、存在問題

　　我國厚硬頂板控制的研究始于60年代，已有近50年歷史，處于世界領(lǐng)先的地位，在生產(chǎn)實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

　　靳鐘銘、徐林生、錢鳴高等通過對厚硬頂板的研究，較全面地分析了厚硬頂板采場礦山壓力及其顯現(xiàn)規(guī)律、采場來壓預(yù)測預(yù)報(bào)、厚硬頂板采場支架受力分析、厚硬頂板的處理方法等；

　　王開，康天合等對堅(jiān)硬頂板控制放頂方式及合理懸頂長度進(jìn)行了研究，提出了厚硬頂板合理的冒落步距計(jì)算方法；

　　靳鐘銘[2]根據(jù)大同礦務(wù)局的現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，在總結(jié)其他人的研究成果的基礎(chǔ)上，對頂板注水弱化的方法做了系統(tǒng)的闡述和分析。

　　陳榮華等[34][35]采用repa2d軟件對注水軟化厚硬頂板(關(guān)鍵層)做了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：隨軟化系數(shù)的減小和軟化厚度的增加，上覆巖層初始冒落步距及來壓顯著減小：若厚硬巖層巖樣本身能被注水軟化，而實(shí)際采場由于地質(zhì)構(gòu)造及開采工藝的影響未必適宜單獨(dú)采用注水軟化法，可選用其他弱化厚巖層的方法，或注水軟化法與其他弱化方法共同使用，從而有效控制采場礦山壓力。

　　寧宇[36]等采用了有限元計(jì)算和模型試驗(yàn)對堅(jiān)硬頂板注水工作面礦壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行研究。強(qiáng)調(diào)頂板注水后，頂板巖體發(fā)生塑化，改變了頂板巖層中的應(yīng)力分布和頂板變形位移特征。頂板巖層中的'拉、壓力峰值轉(zhuǎn)移到了采區(qū)上方的懸頂中，從而有利于頂板在采空區(qū)上方斷裂并分層次垮落，減小巖層折斷時(shí)對支架的沖擊載荷和傳力系數(shù)，減小頂板來壓強(qiáng)度，從理論上進(jìn)一步說明了向頂板高壓注水是控制堅(jiān)硬難冒頂板的有效技術(shù)途徑。

　　以上研究從模擬或?qū)嶒?yàn)上對注水后巖體發(fā)生的變化進(jìn)行了分析，或從宏觀上對注水軟化上的機(jī)理進(jìn)行了闡述，而從微觀上對高壓水注水的機(jī)理研究分析的較少。

　　1.5主要參考文獻(xiàn)

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　　[2]靳鐘銘，徐林生，煤礦堅(jiān)硬頂板控制[m]，北京，煤炭工業(yè)出版社，1994.

　　[3]錢鳴高，石平五，礦山壓力與巖層控制[m]，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，xx，11.

　　[4]王桂堯，孫宗順，徐紀(jì)成，巖石壓剪斷裂機(jī)理及強(qiáng)度準(zhǔn)則的探討，巖土工程學(xué)報(bào)，1996，18(4)：68～74.

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　　of rocks during[m].moscow：akad naunk，tansl.by melboune：csiro，1994.

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　　[7]鄭少河，朱維中，裂隙巖體滲流損傷耦合模型的理論分析，巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，xx，20(2)：156～159.

　　[8]周維垣，高等巖石力學(xué)[m]，北京，水利水電出版社，1990.

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　　[10]康紅普，水對巖石的損傷，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)，1994，(2)：39～40.

　　[11]朱珍德，胡定，裂隙水壓力對巖體強(qiáng)度的影響，巖土力學(xué)，xx，21(1)：6l～67.

　　[12]閆少宏，寧宇，康立軍等，用水力壓裂處理堅(jiān)硬頂板的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究，煤炭學(xué)報(bào)，xx，25(1)：32～35.

　　[13]a.巴內(nèi)基等，a.k.雷，g.辛格，高壓注水控制堅(jiān)硬頂板，中國煤炭，xx，30(12)：73～74.

　　[14]陳榮華，張連英，厚硬頂板采場注水軟化的數(shù)值模擬，礦山壓力與頂板管理，xx，3：85～86.

　　[15]陳榮華，錢鳴高，繆協(xié)興，注水軟化法控制厚硬關(guān)鍵層采場來壓數(shù)值模擬，巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，xx，z4(13)：2266～2271.

　　[16]寧宇，陳暉，堅(jiān)硬頂板注水工作面礦壓顯現(xiàn)特征的有限元計(jì)算和模型試驗(yàn)研究，煤炭學(xué)報(bào)，1990，15(1)：83～92.

　　[17]劉東燕，嚴(yán)xx，陳彥峰，壓剪應(yīng)力作用下巖體裂紋擴(kuò)展概率模型研究，巖土工程學(xué)報(bào)，1999，21(1)：56～59.

　　[18]孫廣忠，巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)[m]，北京，科學(xué)出版社，1998.

　　2、課題的主要內(nèi)容，擬解決的主要技術(shù)問題，在理論和應(yīng)用方面的意義，完成課題的條件(包括個人業(yè)務(wù)水平、所在系或?qū)W科組的技術(shù)、設(shè)備條件)和擬采取的技術(shù)措施和辦法：

　　2.1課題的主要內(nèi)容，擬解決的主要技術(shù)問題，在理論和應(yīng)用方面的意義

　　本項(xiàng)目擬在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用理論分析、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗(yàn)的綜合研究方法，開展對淮南礦區(qū)煤與瓦斯突出煤層厚硬頂板綜采面高壓預(yù)注水弱化砂巖頂板技術(shù)研究，使堅(jiān)硬頂板弱化，使難冒頂板轉(zhuǎn)化為可冒落頂板，改善堅(jiān)硬頂板的冒落性，減少采空區(qū)的懸頂面積，從而減輕周期來壓對工作面支架的影響，保證本工作面的安全順利回采。主要研究內(nèi)容如下：

　　(1)水對裂隙巖體強(qiáng)度的影響，重點(diǎn)討論水對巖石的化學(xué)損傷機(jī)理和壓力水作用下巖體的斷裂強(qiáng)度。

　　(2)研究水在巖體中的滲流問題，建立流固耦合的滲流方程，并用有限元法對建立的流固耦合模型進(jìn)行求解。

　　(3)研究定向水壓致裂的機(jī)理，為在堅(jiān)硬頂板中采用高壓水定向分層提供理論依據(jù)。

　　2.2主要技術(shù)路線

　　2.3完成課題的條件(包括個人業(yè)務(wù)水平、所在系或?qū)W科組的技術(shù)、設(shè)備條件)和擬采取的技術(shù)措施和辦法：

　　本人在本科階段主修土木工程，在理論分析上對地上、地下結(jié)構(gòu)，以及煤礦等具有一定的基礎(chǔ)知識。研究生階段，在導(dǎo)師的指導(dǎo)和帶領(lǐng)下，專門學(xué)習(xí)了煤礦巖巷、煤巷掘進(jìn)理論知識和親自到掘進(jìn)工作面松動爆破實(shí)踐，并閱讀了大量的文獻(xiàn)資料。

　　另外，國內(nèi)關(guān)于堅(jiān)硬頂板控制資料相對較多，基于目前國內(nèi)外對高壓注水的研究成果、我國煤礦掘進(jìn)爆破工程實(shí)例以及我國能源政策的大力支持，給本課題的研究工作提供了足夠的理論和實(shí)踐資料。

　　在課題準(zhǔn)備階段，在導(dǎo)師徐穎教授的指導(dǎo)下，以上各項(xiàng)條件均為本課題的順利完成提供了有利的保障。

　　3課題工作量及進(jìn)展計(jì)劃(包括各階段計(jì)劃完成的內(nèi)容和所需的時(shí)間等)。

　　(1)xx年2月～4月：資料收集、查閱文獻(xiàn)資料等；

　　(2)xx年5月～8月：厚硬頂板高壓預(yù)注水機(jī)理研究分析

　　(3)xx年8月～10月：對高壓注水破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并得出結(jié)論

　　(4)xx年6月～xx年1月：論文編寫；

　　(5)xx年2月～4月：論文修改；

　　(6)xx年4月～5月：論文送審，準(zhǔn)備答辯

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