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考虑软体和硬体开度的岩体单裂隙渗流与法向应力耦合模型研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S1期42卷 3473-3480页

作者：杨健航叶祖洋黄诗冰程爱平武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉430081

岩体裂隙渗流与法向应力耦合机理是裂隙岩体水力耦合分析的重要基础。岩体裂隙法向应力与渗透性曲线呈现出的非线性变化特征随法向应力增加往往有显著差别:低应力条件下裂隙渗透性急剧下降,而高应力条件下裂隙渗透性减少较为缓慢。目前... 详细信息

岩体裂隙渗流与法向应力耦合机理是裂隙岩体水力耦合分析的重要基础。岩体裂隙法向应力与渗透性曲线呈现出的非线性变化特征随法向应力增加往往有显著差别:低应力条件下裂隙渗透性急剧下降,而高应力条件下裂隙渗透性减少较为缓慢。目前,传统数学模型难以描述低应力和高应力条件下裂隙渗透性变化的差异性。因此,基于双弹簧Hooke模型(two-part Hooke’s model,简称TPHM),将裂隙开度分为硬体开度和软体开度2个部分,分别考虑低应力和高应力条件下软体开度与硬体开度对岩体裂隙变形与渗流特性的影响,建立岩体裂隙渗流与法向应力耦合数学方程。采用3组加载条件下的花岗岩裂隙水力耦合试验数据验证理论模型,结果表明理论模型与实验数据基本一致,且优于负指数模型、幂函数模型以及对数模型,指出了软体和硬体开度定量描述岩体裂隙非线性水力耦合特性的有效性,揭示了低应力状态下软体开度对岩体裂隙渗透性变化的主要控制作用。

关键词：岩石力学单裂隙法向应力渗流双弹簧Hooke模型

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岩体三维裂隙网络地质熵与渗透特性关系研究

力学学报 2023年第3期55卷 792-804页

作者：樊鑫成叶祖洋黄诗冰程爱平武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081

裂隙网络是岩体地下水的主要流动通道,而工程岩体中裂隙网络错综复杂,裂隙网络的几何特征和连通性对其渗透性有着重要影响.为了综合量化裂隙迹长、间距、倾角、开度对裂隙网络连通性和渗透性的影响,基于信息熵原理,提出了三维裂隙网络... 详细信息

裂隙网络是岩体地下水的主要流动通道,而工程岩体中裂隙网络错综复杂,裂隙网络的几何特征和连通性对其渗透性有着重要影响.为了综合量化裂隙迹长、间距、倾角、开度对裂隙网络连通性和渗透性的影响,基于信息熵原理,提出了三维裂隙网络地质熵理论和连通性指标-熵尺度,对比熵尺度与其他传统三维裂隙网络连通性指标,验证了熵尺度评价三维裂隙网络连通性和渗透性的合理性.结合锦屏一级水电站左岸边坡裂隙统计分布,建立三维裂隙网络渗流数值计算方法,分析不同裂隙迹长、倾角、间距、开度条件下三维裂隙面密度、无量纲逾渗密度、熵尺度和渗透系数的变化关系.结果表明:当体积率一定,考虑开度影响时,三维裂隙面密度和无量纲逾渗密度无法定量表征迹长和间距对裂隙网络连通性的影响;裂隙迹长与熵尺度和渗透系数呈负相关关系,裂隙间距和开度与熵尺度和渗透系数呈正相关关系,裂隙倾角变化对熵尺度和渗透系数影响较小;熵尺度与渗透系数的非线性关系近似满足二次多项式.

关键词：裂隙网络几何特征连通性熵尺度

高低应力水平下胶结充填体蠕变特征及分数阶本构模型

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中国矿业大学学报 2023年第2期52卷 276-285,299页

作者：程爱平付子祥邓代强戴顺意黄诗冰叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 贵州理工学院矿业工程学院贵州贵阳550003

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用,其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此,本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样,进行了单轴压缩与分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变... 详细信息

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用,其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此,本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样,进行了单轴压缩与分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律,探讨了胶结充填体在低应力水平与高应力水平下的蠕变特征,构建了胶结充填体分数阶蠕变本构模型,并进行了验证.研究结果表明:胶结充填体的蠕变特征是其在蠕变过程中内部应力的不断调整、硬化与损伤共同作用所产生的结果;低应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中硬化作用占据主导,其中减速蠕变阶段硬化特征最为显著;高应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中损伤作用占据主导,其中加速蠕变阶段损伤特征最为显著;同一应力水平下,灰砂质量比越低的胶结充填体蠕变全过程中硬化-损伤作用越明显,即抵抗变形能力的提升与损伤累积的速度越明显;构建的胶结充填体分数阶蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度,且较好地表征了胶结充填体在不同应力水平下的蠕变特征.研究成果可为提高胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据.

关键词：胶结充填体蠕变低应力水平高应力水平灰砂质量比本构模型

基于RHT模型的胶结充填体动力学特性数值模拟研究

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金属矿山 2023年

作者：程爱平李鑫鹏尹东王平郑先伟冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室武钢资源集团程潮矿业有限公司武汉科技大学资源与环境工程学院

胶结充填体作为人工矿柱，在地下爆破开采中经常受到冲击荷载作用，其稳定性受到严重影响。基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）损伤本构模型，利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同冲击速率（2，3，4，5 m/s）下不同灰砂比（1:4，1:6，1:8）... 详细信息

胶结充填体作为人工矿柱，在地下爆破开采中经常受到冲击荷载作用，其稳定性受到严重影响。基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）损伤本构模型，利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同冲击速率（2，3，4，5 m/s）下不同灰砂比（1:4，1:6，1:8）胶结充填体的SHPB动态冲击数值模拟试验研究，探讨胶结充填体动态抗压强度、强度增长因子、吸收能与冲击速率之间的关系，阐明胶结充填体动态破坏模式及破坏过程。研究结果表明：胶结充填体试件的动态抗压强度、动态强度增长因子均随冲击速率的增加而增大，且相同冲击速率下灰砂比越高，胶结充填体的动态抗压强度越大，但动态强度增长因子反而越小；胶结充填体吸收能随着冲击速率增加而逐渐递增，呈线性增长趋势，且灰砂比越高吸收能增长越快；胶结充填体破坏过程表现为试件端部首先出现损伤，轴向、横向裂纹依次出现，裂纹扩展直至贯穿并向内部发展，最终完全破坏，失去承载能力；以上结论同时验证了RHT模型参数取值的准确性，RHT损伤本构模型的成功应用，为开展胶结充填体动力学特性相关数值研究提供了参考。

关键词：胶结充填体动态强度入射能破坏模式 RHT模型

单轴压缩下尾砂胶结充填体细观能量耗散与损伤表征研究

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采矿与安全工程学报 2022年第6期39卷 1227-1234页

作者：程爱平舒鹏飞邓代强周成颂黄诗冰叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 贵州理工学院矿业工程学院贵州贵阳550003

尾砂胶结充填体在两步骤回采中充当人工矿柱支撑采场顶板,其稳定性对矿柱的安全回采至关重要。基于室内试验进行尾砂胶结充填体细观参数标定,建立了尾砂胶结充填体颗粒流模型,开展了单轴压缩下尾砂胶结充填体细观力学特性研究,构建了尾... 详细信息

尾砂胶结充填体在两步骤回采中充当人工矿柱支撑采场顶板,其稳定性对矿柱的安全回采至关重要。基于室内试验进行尾砂胶结充填体细观参数标定,建立了尾砂胶结充填体颗粒流模型,开展了单轴压缩下尾砂胶结充填体细观力学特性研究,构建了尾砂胶结充填体细观能量指标体系,探讨了尾砂胶结充填体细观能量演化及耗散特征,揭示了尾砂胶结充填体破坏形式;结合能量耗散理论,考虑残余应变能影响,引入修正系数λ,提出了改进的损伤变量D,较好地表征了尾砂胶结充填体损伤演化过程。研究结果表明:尾砂胶结充填体细观能量主要由边界能输入,一部分通过能量积聚转化为平行黏结应变能和线性应变能,另一部分通过能量耗散转化为黏结阻尼能、摩擦能、介质阻尼能和动能;尾砂胶结充填体细观能量演化过程具有阶段性特征,包括能量积聚和能量释放两个阶段,在能量耗散阶段体现明显的延性破坏特征;尾砂胶结充填体细观损伤表象为颗粒错动和黏结破坏,考虑残余应变能的改进损伤变量更准确,能较好地反映尾砂胶结充填体延性特征。研究成果可为尾砂胶结充填体稳定性控制提供理论指导。

关键词：尾砂胶结充填体颗粒流程序能量耗散残余应变能损伤演化

胶结充填体蠕变硬化-损伤特征及非线性本构模型

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采矿与安全工程学报 2022年第3期39卷 449-457页

作者：程爱平付子祥刘立顺戴顺意黄诗冰叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉430081 矿冶科技集团有限公司北京100160

胶结充填体蠕变特征直接影响矿山安全生产。基于此,制备不同灰砂质量比的胶结充填体试样,结合超声波监测技术开展了单轴压缩和分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形、超声波波速与损伤演化规律,探讨了胶结充填体蠕变硬... 详细信息

胶结充填体蠕变特征直接影响矿山安全生产。基于此,制备不同灰砂质量比的胶结充填体试样,结合超声波监测技术开展了单轴压缩和分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形、超声波波速与损伤演化规律,探讨了胶结充填体蠕变硬化和损伤特征,引入硬化与损伤函数,构建了考虑硬化-损伤特征的胶结充填体非线性蠕变本构模型,并进行了验证。研究结果表明:1)胶结充填体蠕变过程是其内部应力不断调整、硬化和损伤不断发展并共同作用的结果;2)同一应力水平下,减速蠕变阶段,胶结充填体硬化作用占主导;稳定蠕变阶段,胶结充填体硬化作用与损伤作用相互抵消;加速蠕变阶段,胶结充填体损伤作用占主导;3)不同应力水平下,胶结充填体硬化与损伤特征存在差异性:减速和等速应力水平,胶结充填体硬化特征显著;加速应力水平,胶结充填体损伤特征显著;4)构建的胶结充填体非线性蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度,较好地表征了胶结充填体蠕变硬化和损伤特征。研究成果可为胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据。

关键词：胶结充填体蠕变硬化特征损伤特征本构模型

彩色多普勒超声鉴别诊断甲状腺结节良恶性的价值分析

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现代诊断与治疗 2023年第17期34卷 2642-2644页

作者：程爱平九江市湖口县人民医院江西九江332500

目的观察彩色多普勒超声鉴别诊断甲状腺结节良恶性的价值。方法选取2021年1月至2022年12月我院收治的甲状腺结节患者80例(118个结节),所有患者均接受组织病理检查,均行彩色多普勒超声检查,观察结节形态、大小、回声及血流分级情况,并记... 详细信息

目的观察彩色多普勒超声鉴别诊断甲状腺结节良恶性的价值。方法选取2021年1月至2022年12月我院收治的甲状腺结节患者80例(118个结节),所有患者均接受组织病理检查,均行彩色多普勒超声检查,观察结节形态、大小、回声及血流分级情况,并记录阻力指数(RI)、收缩期峰值流速(PSV)值。比较甲状腺良恶性结节超声影像学特征、血流分级及RI、PSV值。以病理诊断结果为“金标准”,分析RI、PSV及联合鉴别诊断甲状腺结节良恶性的价值。结果80例患者118个结节,经病理诊断恶性结节33个,良性结节85个;两组结节边界、形态、内部回声、血流分级比较,差异有统计学意义(P0.7,具有一定诊断价值,当取得最佳阈值时,可获得最佳预测价值。结论彩色多普勒超声参数鉴别诊断甲状腺结节良恶性价值较高,具有较高敏感度,可为临床早期筛查甲状腺结节性质提供量化更加客观的量化参考依据。

关键词：甲状腺结节彩色多普勒超声鉴别诊断

考虑流固耦合的脱硫塔结构抗风稳定性影响研究

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矿业研究与开发 2023年第11期43卷 168-176页

作者：程爱平梅钊吴金池武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 湖北省工业建筑集团有限公司湖北武汉430076

脱硫塔结构在矿山化工等多个行业中作为常见的脱硫装置,其稳定性至关重要。以某矿山脱硫塔结构为研究对象,开展了考虑流固耦合的脉动风作用下脱硫塔结构的抗风稳定性研究,探讨了开孔高度、开孔角度和开孔半径对脱硫塔结构抗风稳定性的... 详细信息

脱硫塔结构在矿山化工等多个行业中作为常见的脱硫装置,其稳定性至关重要。以某矿山脱硫塔结构为研究对象,开展了考虑流固耦合的脉动风作用下脱硫塔结构的抗风稳定性研究,探讨了开孔高度、开孔角度和开孔半径对脱硫塔结构抗风稳定性的影响规律。研究结果表明:不同开孔参数对脱硫塔结构抗风稳定性的影响非常显著,开孔角度对于结构抗风稳定性的影响最大;当开孔角度小于120°时,结构抗风极限承载力下降趋势较为明显,当开孔角度大于120°时,降幅趋于缓和;随着开孔高度的增大,结构抗风极限承载力先减小后增大;随着开孔半径的增大,结构抗风极限承载力逐渐减小,基本呈现线性关系。研究结果对脱硫塔结构开孔参数设计具有重要意义。

关键词：硫化物脱硫塔流固耦合开孔参数抗风稳定性

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基于程控系统的输煤故障诊断

清华大学学报（自然科学版） 1999年第12期39卷 76-78,104页

作者：程爱平袁炯清华大学热能工程系

为提高国内火电厂输煤系统的自动控制和管理水平，建造了输煤程控系统。它可以对输煤系统中的各种设备进行实时监测和控制。采用现场设备状态的实时捕捉，可编程控制梯形逻辑判断和上位机监控软件分析等方法，对输煤系统的各种故障能及... 详细信息

为提高国内火电厂输煤系统的自动控制和管理水平，建造了输煤程控系统。它可以对输煤系统中的各种设备进行实时监测和控制。采用现场设备状态的实时捕捉，可编程控制梯形逻辑判断和上位机监控软件分析等方法，对输煤系统的各种故障能及时准确地进行监视、诊断和报警。该方法已成功应用于萧山电厂输煤程控系统，取得了很好的经济效益。

关键词：输煤系统程控系统故障诊断火力发电厂