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AMD蚀化砂岩细观力学效应

煤炭学报 2012年第6期37卷 931-935页

作者：姜立春温勇吴爱祥华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 北京科技大学土木与环境学院北京100083

通过pH值为1.25,3.38的AMD溶液蚀化下砂岩细观结构及力学试验,分析砂岩细观结构及力学性质变化规律;运用分形理论描述砂岩细观结构分布特征,得到AMD蚀化下砂岩表面SEM图像的分形维数(D);基于砂岩弹性模量的变化,引入AMD蚀化下砂岩化学... 详细信息

通过pH值为1.25,3.38的AMD溶液蚀化下砂岩细观结构及力学试验,分析砂岩细观结构及力学性质变化规律;运用分形理论描述砂岩细观结构分布特征,得到AMD蚀化下砂岩表面SEM图像的分形维数(D);基于砂岩弹性模量的变化,引入AMD蚀化下砂岩化学损伤变量(w),建立w与D之间的关系。结果表明:AMD蚀化下砂岩细观结构分布具有分形特征,w与D存在较好的线性关系。pH=1.25时,w=0.78D-1.62;pH=3.38时,w=0.97D-2.04,相关系数均在0.98以上。研究结果从细观层次揭示了AMD蚀化砂岩力学效应。

关键词： AMD 砂岩细观结构力学效应分形维数

基于损伤模态识别法的复杂采空区群中薄弱单元甄别

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哈尔滨工业大学学报 2023年第7期55卷 87-96,106页

作者：姜立春邵凡华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广州510640

为甄别复杂采空区群中的薄弱单元,以某地下石灰石矿山采空区群为工程实例,通过构建离散振动力学模型,和应变改变量相关影响因素分析,创新地提出薄弱单元损伤模态识别法,给出甄别流程,并从算例计算和工程实际应用两方面验证其可靠性。研... 详细信息

为甄别复杂采空区群中的薄弱单元,以某地下石灰石矿山采空区群为工程实例,通过构建离散振动力学模型,和应变改变量相关影响因素分析,创新地提出薄弱单元损伤模态识别法,给出甄别流程,并从算例计算和工程实际应用两方面验证其可靠性。研究结果表明:自振频率和应变模态的甄别指标能准确识别采空区群中的薄弱单元;单体和双体单元损伤都会使采空区群的自振频率甄别指标I_(M)(k)值大于0,损伤区域的应变模态甄别指标I_(N)(x)值会明显出现凸起,随着损伤程度增大,I_(M)(k)值和I_(N)(x)峰值越来越大;仅顶板B1损伤时,高阶I_(M)(k)比低阶更灵敏反映损伤变化程度,第四阶指标识别效果更优;仅矿柱Z6损伤时,第二、四阶I_(M)(k)识别效果更优;B1和Z6共同损伤时,I_(M)(k)对B1损伤程度变化较于Z6更为敏感,第二阶I_(M)(k)识别效果更佳。研究成果为地下采空区群安全定量评估开辟了一条新方向。

关键词：离散振动力学模型法薄弱单元甄别自振频率应变模态

胶结充填体矿柱失稳的临界爆破振速理论模型及应用

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中国有色金属学报 2019年第11期29卷 2663-2670页

作者：姜立春苏勇华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广州510640

临界爆破振速是影响胶结充填体矿柱稳定的关键因素,目前理论研究相对薄弱。本文综合考虑覆岩和自重力、爆破扰动力和充填体侧压力对胶结充填体矿柱的耦合作用,构建了矿柱失稳临界爆破振速理论模型,给出了拉伸、压缩和综合破坏的临界振速... 详细信息

临界爆破振速是影响胶结充填体矿柱稳定的关键因素,目前理论研究相对薄弱。本文综合考虑覆岩和自重力、爆破扰动力和充填体侧压力对胶结充填体矿柱的耦合作用,构建了矿柱失稳临界爆破振速理论模型,给出了拉伸、压缩和综合破坏的临界振速vtmax、vcmax、vmax数学表达式,定量研究矿柱临界爆破振速与充填体的灰砂比、高度(h)及宽度(b)尺寸因素之间关系。结果表明:在外力耦合作用下,当矿柱几何尺寸保持一定时,临界爆破振速随着灰砂比增加而增大;当矿柱宽度一定时,临界振速随着高度增加而逐渐减小,破坏形式由拉伸破坏转为压缩破坏;当矿柱高度一定时,临界爆破振速随着宽度增加而增大,充填体的破坏形式为拉伸破坏。现场工程验证了理论模型的计算结果合理性。研究成果为矿山安全生产提供理论支撑。

关键词：临界爆破振速胶结充填体矿柱力学模型灰砂比几何尺寸

不均匀分布点状矿柱承载条件下顶板最小安全厚度

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4381-4391页

作者：姜立春卞浩然华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640

为研究不均匀分布点状矿柱承载条件下顶板最小安全厚度,在某省32个地下矿现场调研的基础上,以某地下采空区顶板为对象,根据矿柱位置,将顶板分为行间顶板、列间顶板、行列间顶板等3类,分别构建不同支撑条件下顶板力学模型,推导其应力分... 详细信息

为研究不均匀分布点状矿柱承载条件下顶板最小安全厚度,在某省32个地下矿现场调研的基础上,以某地下采空区顶板为对象,根据矿柱位置,将顶板分为行间顶板、列间顶板、行列间顶板等3类,分别构建不同支撑条件下顶板力学模型,推导其应力分量表达式;考虑节理存在对岩体力学性质的劣化作用,建立力学性质劣化的顶板最小安全厚度的计算公式,分析不同跨度比、暴露面积及节理特征顶板最小安全厚度的变化趋势。研究结果表明:空区顶板结构参数影响最小安全厚度,其他条件不变时,跨度比m=1为最小安全厚度极小值点;总体趋势为随着跨度比增大,最小安全厚度降低;最小安全厚度与暴露面积呈正相关,随着暴露面积增大,最小安全厚度增长速率变缓;空区结构参数一定时,顶板岩体节理密度越大,节理面直径越大,顶板最小安全厚度增长越快。数值模拟结果和工程实例验证了理论计算结果的合理性,为地下房柱法矿山安全开采提供理论支撑。

关键词：采空区不均匀分布点状矿柱群顶板最小安全厚度

沉积型铝土矿采空区矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳分析

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东北大学学报（自然科学版） 2020年第12期41卷 1767-1773,1787页

作者：姜立春谢波华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征,借助能量耗散理论和突变理论,构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型,研究受结构弱面影响的系统失稳机制,分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移... 详细信息

基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征,借助能量耗散理论和突变理论,构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型,研究受结构弱面影响的系统失稳机制,分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移失稳是由支撑系统的内控因素和外控因素协同作用的结果.外控因素既定条件下,各内控因素敏感度由大到小依次为:采空区跨度b,矿柱宽度a,软弱带厚度B,结构弱面倾角θ,矿柱屈服区宽度c.软弱带厚度B和结构弱面倾角θ的敏感度略小于采空区跨度和矿柱宽度的敏感度,在实际工程中,应密切关注结构弱面因素的影响.晨光铝土矿工程实例验证了计算结果的可靠性.研究成果可为此类矿山采场参数设计提供依据.

关键词：矿柱-顶板支撑系统滑移失稳结构弱面铝土矿突变理论

硬质黏土层顶板的铝土矿采空区护顶层安全厚度

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第2期51卷 445-452页

作者：姜立春杨超华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640

为了实现沉积型地下铝土矿安全开采,在构建护顶层力学模型的基础上,建立力学性质劣化的护顶层安全厚度的计算公式,分析不同跨度比、暴露面积及软化系数条件下护顶层安全厚度的变化趋势。研究结果表明:矿体护顶层结构参数影响安全厚度,... 详细信息

为了实现沉积型地下铝土矿安全开采,在构建护顶层力学模型的基础上,建立力学性质劣化的护顶层安全厚度的计算公式,分析不同跨度比、暴露面积及软化系数条件下护顶层安全厚度的变化趋势。研究结果表明:矿体护顶层结构参数影响安全厚度,安全厚度hs与跨度比呈负相关;随着跨度比增大,安全厚度降低;安全厚度hs与暴露面积呈正相关,随着暴露面积增大,安全厚度增长速率变缓;护顶层软化程度越高,护顶层的安全厚度hs增长越快。工程实例计算结果表明本文公式是合理可靠的。

关键词：铝土矿采空区硬质黏土矿护顶层安全厚度软化系数

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AMD蚀化下砂岩的损伤本构模型

中南大学学报（自然科学版） 2011年第11期42卷 3502-3506页

作者：姜立春温勇华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640

通过酸性矿山排泄水(AMD)蚀化砂岩的力学性质研究,利用Weibull函数分析砂岩微元体强度分布特征,导出单轴压缩下砂岩的损伤本构关系;基于AMD蚀化下砂岩主要胶结物含量的变化,引入砂岩化学损伤变量,得到蚀化后砂岩的等效弹性模量;根据推广... 详细信息

通过酸性矿山排泄水(AMD)蚀化砂岩的力学性质研究,利用Weibull函数分析砂岩微元体强度分布特征,导出单轴压缩下砂岩的损伤本构关系;基于AMD蚀化下砂岩主要胶结物含量的变化,引入砂岩化学损伤变量,得到蚀化后砂岩的等效弹性模量;根据推广的Lemaitre应变等效原理,建立AMD蚀化下砂岩的损伤本构模型。利用现场采集的pH为1.07和3.26的AMD溶液蚀化下砂岩单轴抗压试验,以及文献[7]中人工配制pH为3.0和5.0酸液溶蚀砂岩试验结果,分别检验所建本构模型的合理性。结果表明:模型预测曲线与试验结果曲线基本吻合,较客观地反映AMD蚀化下砂岩的损伤演化特性。

关键词：岩石力学酸性矿山排泄水化学损伤本构模型 Weibull分布

倾斜矿体采空区非对称顶板-矿柱结构体协同承载机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 329-343页

作者：姜立春李金柱华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广州510640

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶... 详细信息

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶板变形特征及矿柱失稳破坏模式,研究其协同承载机理。结果表明:顶板变形、矿柱失稳破坏模式受采空区倾角θ和跨度比λ的双重影响,顶板变形大小随着θ的增加表现为双增长率,与λ的关系伴随着θ的变化而变化。矿柱失稳破坏模式受θ的影响程度随着λ的增加而减小,当0°<θ≤30°时,矿柱主要为小偏心受压破坏;当θ=0°和30°<θ≤60°时,随着λ值的增加,矿柱破坏模式从大偏心受压破坏向小偏心受压破坏转变。顶板维系采空区稳定的能力随着θ的增加逐渐降低,矿柱维系采空区稳定的最优λ值随着θ的增加逐渐减小,矿柱约束顶板变形作用大小随着λ的增加而降低。数值模拟和工程实例验证了理论计算结果的可靠性,为地下空场法矿山安全开采提供一定的理论支撑。

关键词：非对称空区顶板-矿柱倾斜矿体偏心载荷协同作用

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基于非线性分位数回归的落叶松树干削度方程

林业科学 2019年第10期55卷 68-75页

作者：马岩岩姜立春东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室

【目的】采用非线性分位数回归法构建落叶松树干削度方程,比较分析不同分位数(τ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)及其组合分位数的拟合及检验结果,以提高模型预测精度。【方法】基于大兴安岭落叶松干形数据,采用Koenker... 详细信息

【目的】采用非线性分位数回归法构建落叶松树干削度方程,比较分析不同分位数(τ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)及其组合分位数的拟合及检验结果,以提高模型预测精度。【方法】基于大兴安岭落叶松干形数据,采用Koenker和Bassett提出的分位数回归法,利用SAS软件的NLP拟合基于各分位数的Max-Burkhart分段削度方程,选取确定系数(R^2)、平均误差(MAB)、均方根误差(RMSE)、相对误差(MPB)和预估精度(P%)对削度方程进行对比分析。【结果】1)Max-Burkhart分段削度方程在9个不同分位点(τ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)均能收敛,说明分位数回归可以提供许多不同分位数的估计结果,进而可预测任意分位点处干形的变化趋势;2)基本模型和分位点处(τ=0.4、0.5、0.6)的分位数模型拟合结果相近,分位数组合(3、5、7、9)可提高模型拟合效果,其中基于3个分位数组合(τ=0.3、0.5、0.7)、5个分位数组合(τ=0.3、0.4、0.5、0.6、0.7)、7个分位数组合(τ=0.1、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、0.9)、9个分位数组合(τ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)在分位数组合相同时分别表现最优;3)模型检验表明,大多数分位数回归组合的检验统计量都优于基本模型和各分位数模型,相对于基本模型,5个分位数组合(τ=0.3、0.4、0.5、0.6、0.7)模型的MPB、MAB、RMSE分别降低13.9%、13.9%、13%。【结论】分位数回归能够提高模型预测精度,基于5个分位数组合的Max-Burkhart分段削度方程在拟合及检验统计量等方面表现较好,适合于大兴安岭落叶松树干削度预测。

关键词：落叶松非线性回归分位数回归削度方程