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山区航道破碎锤清礁装备破岩效率试验研究
| 论文题名： | 山区航道破碎锤清礁装备破岩效率试验研究 |
| 关键词： | 航道整治;清礁装备;破碎锤;破岩效率 |
| 摘要： | 在现有的清礁方式中，炸礁法施工效率最高但不环保，现有的环保清礁方法无法兼顾高效清礁。在推动以生态优先，绿色发展为前提的长江经济带建设工作中，可以预见研发一种新型环保清礁装备，对未来的内河航道整治工程的发展是极其必要的。 本文在水下机器人搭载破碎锤阵列清礁装备方案的基础上，提出了一种改进后的清礁装备方案。并通过理论分析、试验和数学模型相结合的方法，探寻了这种清礁装备方案理想状况下的破岩效率，并提出了施工方式的优化建议，此成果作为对这种清礁装备方案在破岩效率和施工方式优化方面的初步研究成果，可以为此清礁装备方案后续进一步的研究和改进提供依据。论文整体研究成果如下： （1）本文以破碎锤对岩体的凿入深度作为衡量破岩效率的标准，基于理想状况，即清礁装备作业时船身晃动幅度很小的状况，将水上试验简化为了陆上试验，进行了模型方案设计，并通过试验得到了理想状况下模型清礁装备在不同档位下对不同强度试块的凿入深度过程数据，并通过比尺计算出了原型清礁装备在不同档位下对不同强度岩体的凿入深度过程数据，并以时间和强度为自变量，凿入深度为因变量，回归了原型清礁装备在每个档位下凿入深度与时间和岩体强度关系的经验公式。而后在模型试验数据中发现了，从模型破碎锤150s总凿入深度的角度来看，破碎锤将工作档位从1档提升至3档的过程中总凿深增加很明显，而从3档提升至5档的过程中总凿深增加不太明显的情况。 （2）针对凿入深度过程试验中出现的现象，对模型破碎锤在不同档位下击打时钎杆的有效作用力过程进行了试验研究，通过对有效作用力随时间变化的过程进行分析，得到了每个档位下钎杆能够提供的最大击打力，发现破碎锤工作档位从1档增加到3档过程中钎杆能够提供的最大击打力明显增大，而从3档增加到5档过程中钎杆能够提供的最大击打力的增幅比1到3档过程中最大击打力的增幅要小很多的情况，并通过对钎杆能够提供的最大击打力与150s总凿入深度的关系研究，解释了凿入深度过程试验中出现的这种现象的合理性。 （3）通过对破岩效率的试验研究结果，结合工程实际情况以及现有的技术水平，从整体作业效率的角度确定了水下作业过程中破碎锤的最佳工作档位。 （4）提出了一种能够提高整体作业效率的操作方法，并通过有限元分析的方式验证了这种操作方法的安全性以及可行性。 |
| 作者： | 王家豪 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 杨胜发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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