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基于矩张量反演的传感器校准方法应用和对比

岩土力学 2022年第6期43卷 1738-1748页

作者：任义高永涛吴顺川李栋栋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 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093

矩张量反演理论是研究深部岩体破裂机制的有效手段,而监测台站/传感器校准对获取准确的矩张量结果十分重要。为求得更加准确的校准系数和矩张量结果,提出一种新的传感器校准方法——搜索校准法。将该方法和监测网校准法分别应用于加利... 详细信息

矩张量反演理论是研究深部岩体破裂机制的有效手段,而监测台站/传感器校准对获取准确的矩张量结果十分重要。为求得更加准确的校准系数和矩张量结果,提出一种新的传感器校准方法——搜索校准法。将该方法和监测网校准法分别应用于加利福尼亚州北部的Geysers地热田微震监测数据中,并综合考虑不同震源机制参数、预设校准系数、噪声添加方式及噪声水平等因素的影响,进行两种校准方法有效性对比的理论计算和模拟分析。结果表明:两种校准方法均可通过微震监测数据获得稳定的校准系数,且校准后的震源成分及应力状态分布均更加集中;所有模拟工况下,两种校准方法均可有效降低矩张量反演误差;低噪声条件下,两种方法对应的矩张量反演误差较小且十分接近;混合噪声和高噪声条件下,搜索校准法的准确性和稳定性多优于监测网校准法;进而优选出Geysers地热田微震监测数据更加可靠的矩张量结果。研究思路和结论为微地震矩张量研究提供了进一步指导。

关键词：矩张量反演传感器校准微震震源机制噪声

基于黏土地层剪切破坏理论直墙拱形冻结壁厚度初选方法研究

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岩土力学 2022年第S1期43卷 397-409页

作者：郑立夫高永涛周喻黄昌富程业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 中铁十五局集团有限公司上海200070

现行传统的冻结壁厚度初选方法是基于松散体假定推导而来的,在理论上并不适用于黏土地层,因而导致冻结壁厚度设计过于保守。由此,不仅造成了极大的时间和资源浪费,而且给实际施工带来诸多难题。针对上述问题,基于黏土地层剪切破坏理论,... 详细信息

现行传统的冻结壁厚度初选方法是基于松散体假定推导而来的,在理论上并不适用于黏土地层,因而导致冻结壁厚度设计过于保守。由此,不仅造成了极大的时间和资源浪费,而且给实际施工带来诸多难题。针对上述问题,基于黏土地层剪切破坏理论,提出并构建了适用于深埋黏土地层直墙拱形冻结壁的厚度初选方法。从数值计算和工程应用的角度均验证了其合理性与适用性,并进一步结合传统设计方法对改进方法的优越性进行比较与分析。研究表明:(1)传统设计方法因不能客观、真实地反映黏土地层围岩破坏模式及冻结壁支护压力,从而难以对冻结壁厚度进行合理初选;(2)基于黏土地层剪切破坏理论,提出并构建了一套适用于深埋黏土地层直墙拱形冻结壁厚度初选的优化方法,经验证其计算结果作为初选方案有效、可行;(3)相较于传统方法,改进方法在理论上更加贴近工程实际,设计所得冻结壁厚度值均明显小于传统方法设计值,在确保安全性的同时,可有效地提高冻结法施工的经济性;(4)随着地层黏聚力和隧道埋置深度的增大,由改进方法得到的冻结壁厚度虽分别呈减小和增大的趋势,但均明显小于同等参数下传统方法设计值,且两者的增大对冻结壁厚度的优化程度呈正相关叠加关系;(5)推导并构建的一般公式和设计流程可为现有规范提供必要补充,同时可为同类型工程的冻结法设计与施工提供有益参考。

关键词：黏土地层剪切破坏理论直墙拱形冻结壁厚度初选方法

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花岗岩巴西劈裂试验的矩张量反演研究

岩土力学 2022年第1期43卷 235-245页

作者：任义高永涛吴顺川李栋栋甘一雄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 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 煤炭科学研究总院应急科学研究院北京100013

为了研究岩石张拉破坏的过程和机制,首先通过模拟计算,验证了加权反演法在进行巴西劈裂试验矩张量求解方面的优越性;其次基于花岗岩的巴西劈裂试验,进行声发射监测、事件定位及矩张量反演,并分析标准反演法和加权反演法对应矩张量结果... 详细信息

为了研究岩石张拉破坏的过程和机制,首先通过模拟计算,验证了加权反演法在进行巴西劈裂试验矩张量求解方面的优越性;其次基于花岗岩的巴西劈裂试验,进行声发射监测、事件定位及矩张量反演,并分析标准反演法和加权反演法对应矩张量结果的差别;使用聚类分析K均值算法对矩张量结果进行分簇研究。研究结果表明:模拟计算中加权反演法可以降低巴西劈裂试验矩张量反演误差;室内花岗岩巴西劈裂试验中,加权反演法较大程度地优化了声发射事件的剪切成分以及压/拉应力轴的分布,使得反演结果更加合理。针对加权反演结果,所有事件可分成3簇,同簇内事件的破裂类型、应力状态、破裂机制、辐射模式等均相近;不同簇中的事件在时空上交叉分布,试验后期在圆盘东-西方向上具有较为明显张拉特性的事件骤增,于圆盘中心附近聚集并占据主导,最终导致试样的宏观破裂。研究结果解释了花岗岩巴西劈裂试验的破裂过程和破裂机制,为岩石力学行为研究提供进一步指导。

关键词：矩张量反演巴西劈裂加权最小二乘聚类分析震源机制

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动载下层状岩体力学特性试验与数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2023年第6期55卷 93-109页

作者：周喻邹世卓高永涛郭万红吴晓灵金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室(北京科技大学) 北京100083 中国水电基础局有限公司天津301700 中国电建路桥集团有限公司北京100048

为研究冲击载荷作用下层状复合岩体的动态力学性能和破裂机制,基于煤单体和白砂岩构成层状软硬煤岩复合体,利用分离式霍普金森压杆试验装置和LS-DYNA有限元分析软件,结合Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,开展不同速率和不同冲击方... 详细信息

为研究冲击载荷作用下层状复合岩体的动态力学性能和破裂机制,基于煤单体和白砂岩构成层状软硬煤岩复合体,利用分离式霍普金森压杆试验装置和LS-DYNA有限元分析软件,结合Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,开展不同速率和不同冲击方向下层状软硬煤岩复合体加载试验。结果表明:静态载荷作用下,层状煤岩复合体的强度不会随加载方向变化,动态载荷下层状煤岩复合体的峰值应力和动态增长因子DIF都随冲击速度增加呈线性增大,并且波阻抗匹配效果更好的HS复合体力学性能始终优于SH复合体(S和H分别代表煤单体和白砂岩),随着冲击速度增加这种现象逐渐减弱;层状煤岩复合体耗散能密度与入射能密度呈二次增长关系,分形维数也随着速度增加而不断增大,其中,应力波由硬入软时得到的效果优于由软入硬;层状煤岩复合体破碎程度随冲击速度增加而愈发剧烈,HS复合体破坏程度大于同条件下的SH复合体,白砂岩多呈剪切状破碎,煤单体多呈粉碎锥形破坏;层状煤岩复合体交界处与其他区域强度不一致,造成复合体破坏顺序改变,复合体整体强度规律从小到大依次为煤单体非交界面区域、煤单体交界面区域、白砂岩交界面区域、白砂岩非交界面区域。

关键词：层状复合体分离式霍普金森压杆波阻抗 LS-DYNA Holmquist-Johnson-Cook 分形理论能量耗散

颅内破裂动脉瘤夹闭术中再破裂原因及处理要点分析

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中华神经医学杂志 2022年第11期21卷 1127-1132页

作者：高永涛陈小兵霍峻峰郭双磊张鹏河南大学淮河医院神经外科开封475000

目的探讨颅内破裂动脉瘤夹闭术中不同时期再破裂的原因及处理要点。方法选择自2015年5月至2021年10月于河南大学淮河医院神经外科行显微开颅夹闭术治疗的21例颅内破裂动脉瘤患者为研究对象,患者均于术中不同时期发生再破裂。回顾性收集... 详细信息

目的探讨颅内破裂动脉瘤夹闭术中不同时期再破裂的原因及处理要点。方法选择自2015年5月至2021年10月于河南大学淮河医院神经外科行显微开颅夹闭术治疗的21例颅内破裂动脉瘤患者为研究对象,患者均于术中不同时期发生再破裂。回顾性收集患者的临床特征、动脉瘤参数、预后及并发症情况等资料,并结合相关文献分别总结术中不同时期再破裂的原因及处理要点。结果21例患者的平均年龄为65岁,入院时均伴有意识障碍;Hunt-Hess分级Ⅲ级16例、Ⅳ级5例;前交通动脉瘤12例,后交通动脉瘤6例,大脑中动脉瘤3例;多子囊动脉瘤17例,不规则型动脉瘤4例;大型动脉瘤18例,巨大型动脉瘤3例。3例再破裂发生于夹闭前期(分离动脉瘤前),最终死亡2例、重残1例;14例发生于夹闭中期(分离载瘤动脉和动脉瘤时),术后发生脑梗死3例、重残3例;4例发生于夹闭后期(动脉瘤颈夹闭后),术后发生脑梗死2例、重残2例。结论患者年龄大、病情严重及动脉瘤位置、形状、体积等参数特殊以及术者经验不足、操作不当等均会导致颅内破裂动脉瘤夹闭术中发生再破裂,术中任何时期的分离夹闭均应精细轻柔,避免过度牵拉。

关键词：颅内动脉瘤破裂动脉瘤再破裂开颅夹闭术

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单侧限压缩煤岩组合体的破裂机制研究

岩土力学 2023年第S1期44卷 387-398页

作者：彭阳高永涛王文林甫尔卡特温建敏周喻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 陕西华彬煤业股份有限公司陕西咸阳713500

对深部煤层与周围岩体组成煤−岩系统的研究已成为深部开采的热门研究方向之一。借助L型模具开展岩−煤−岩组合体单侧限压缩试验,结合数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术及颗粒流PFC2D的计算数据分析单侧限压缩煤-岩组合体... 详细信息

对深部煤层与周围岩体组成煤−岩系统的研究已成为深部开采的热门研究方向之一。借助L型模具开展岩−煤−岩组合体单侧限压缩试验,结合数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术及颗粒流PFC2D的计算数据分析单侧限压缩煤-岩组合体的试验强度、破坏特征及裂纹分布等规律。研究表明:(1)单侧限压缩煤岩组合体的主应变集中区域均处于试样煤层的临空侧。(2)单侧限压缩下两端岩层对煤层的共同约束随着煤层高宽比增大而减小,试样破坏由煤层临空面中部逐渐转移到煤层的端部。(3)单侧限压缩下组合体岩煤岩比例为1∶1∶1和1∶2∶1时,计算模型的破坏形态在煤层中部呈<状破裂,表现在临空面一侧。岩煤岩比例为1∶4∶1时,宏观破坏逐渐转移到煤层中上部,渐渐演变为剪切破坏。(4)计算模型微观裂纹主要位于临空面一侧,表现为张拉型裂纹,模型内部的张拉型裂纹数目是剪切型裂纹的4.5倍左右。

关键词：组合岩体单侧限压缩数字图像相关技术颗粒流程序破裂机制

微型桩框架梁组合支挡结构的相似模型试验研究

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矿业研究与开发 2023年第1期43卷 61-66页

作者：高永涛胡云轩张院生北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 铁科院(深圳)研究设计院有限公司地灾实验室广东深圳市518057

为探究边坡坡面多排斜向连接微型桩框架组合结构的抗滑效果和微型桩受力破坏规律,进行了相似模型试验。试验结果表明,多排斜向连接的微型桩框架梁结构可有效提高边坡的承载力,减小桩间距也能提高边坡的承载力;从坡顶到坡脚的各排微型桩... 详细信息

为探究边坡坡面多排斜向连接微型桩框架组合结构的抗滑效果和微型桩受力破坏规律,进行了相似模型试验。试验结果表明,多排斜向连接的微型桩框架梁结构可有效提高边坡的承载力,减小桩间距也能提高边坡的承载力;从坡顶到坡脚的各排微型桩破坏形式不同,抗滑段弯曲破坏依次减弱;各桩沿桩身的弯矩都呈S形分布,上半部分为正弯矩,下半部分为负弯矩,正负弯矩分界点位于滑面上方一定位置处,弯矩极大值点在滑面下方2~3倍桩径处;靠近坡顶和坡脚的微型桩所受土抗力相对较大,工程设计时应该重点关注这些微型桩的抗弯能力。

关键词：边坡支护微型桩联系梁相似模型试验

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基于分形几何理论的DFN模型构建方法研究

岩土力学 2016年第S1期37卷 625-630 638,638页

作者：刘波金爱兵高永涛肖术北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 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

以重庆梁-忠(梁平县-忠县)高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形... 详细信息

以重庆梁-忠(梁平县-忠县)高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形分布概率密度函数。在该基础上采用Matlab软件以及Monte-Carlo随机分析方法,产生节理参数随机数,结合3DEC中最新模块离散裂隙网络(DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型并验证了模型的有效性,结果表明,分形分布比负指数分布包含更多的间距、迹长分布信息,更接近于实际分布;分形维数D反映了节理间距、迹长在其变化范围内的分布特征,分形维数的大小取决于小间距、小迹长部分数量在总节理数量中的比例,为节理裂隙岩体网络模型构建提供了一种新方法。

关键词：节理裂隙岩体节理间距节理迹长分形分布概率模型离散裂隙网络(DFN)模型

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浅谈中职语文教学中的人文教育

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