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A damage constitutive model of rock-like materials containing a single crack under the action of chemical corrosion and uniaxial compression

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Journal of Central South University 2022年第2期29卷 486-498页

作者： PAN Ji-liang cai mei-feng LI Peng GUO Qi-feng School of Civil and Resource Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China

To describe the deformation and strength characteristics of the corroded rock-like specimens containing a single crack under uniaxial compression,a damage constitutive model combining hydro-chemical damage with coupling damage of micro-flaws and macro-cracks is ***,based on phenomenological theory,the damage variable of the rock-like specimens subjected to water environment erosion and chemical corrosion is ***,a coupled damage variable for cracked rock-like specimens is derived based on the Lemaitre strain equivalence hypothesis,which combines the Weibull statistical damage model for micro-flaws and the fracture mechanics model for a macro single ***,considering the residual strength characteristics of the rock-like materials,the damage variable is modified by introducing the correction coefficient,and the damage constitutive model of the corroded rock-like specimens with a single crack under uniaxial compression is *** model is verified by comparing the experimental stress−strain curves,and the results are in good agreement with those provided in the ***,the correction coefficient of the damage variable proposed in this paper is *** damage constitutive model developed in this paper provides an effective method to describe the stress−strain relationship and residual strength characteristics of the corroded rock-like specimens with a single crack under uniaxial compression.

关键词： rock-like material single-cracked rock damage constitutive model hydro-chemical erosion residual strength damage variable

岩石节理在固定法向压力刚度条件下的剪切理论研究

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岩土力学 2012年第3期33卷 739-744页

作者：史玲蔡美峰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

节理在固定法向压力刚度(CNS)条件下的剪切过程比较复杂,剪切中由于剪胀的存在使得法向压力增大,而法向压力的增加又限制了剪胀的发生。根据CNS剪切过程中某一瞬时状态下法向压应力大小,以节理在该法向压应力下法向剪胀位移与剪切位移... 详细信息

节理在固定法向压力刚度(CNS)条件下的剪切过程比较复杂,剪切中由于剪胀的存在使得法向压力增大,而法向压力的增加又限制了剪胀的发生。根据CNS剪切过程中某一瞬时状态下法向压应力大小,以节理在该法向压应力下法向剪胀位移与剪切位移的关系为基础,建立一个楔形物理模型。通过循环迭代求得CNS剪切过程中每一步的法向压应力值,进而得到整个过程的剪切应力值。通过该模型,讨论了节理各参数对CNS剪切过程的影响,结果表明,其剪切应力值受法向压应力刚度与节理法向变形参数共同协调控制(包括单轴压缩变形及剪胀角的磨损),节理在剪切过程中越不易发生压缩变形,其剪切应力值越大。

关键词：岩石节理固定法向刚度剪切条件理论模型

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地震诱发煤矿瓦斯灾害成核机理的探讨

煤炭学报 2008年第10期33卷 1112-1116页

作者：李铁蔡美峰北京科技大学土木与环境工程学院

基于现场地球物理观测,以煤矿矿震助推瓦斯异常涌出和地下水对远场地震的响应机理作为类比,结合大尺度地壳同时运动的地球物理学证据,探索地震能量导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性和机理.分析得出,地震能量具备导致煤矿瓦斯灾害成核的可能... 详细信息

基于现场地球物理观测,以煤矿矿震助推瓦斯异常涌出和地下水对远场地震的响应机理作为类比,结合大尺度地壳同时运动的地球物理学证据,探索地震能量导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性和机理.分析得出,地震能量具备导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性,其机理和条件为:地震震中与含瓦斯矿井间需要有活动构造作为能量传递的通道;地震能量对煤矿有约小于20 d的短周期调制作用;强烈地震在短临阶段甚至产生大尺度地壳同步运动;存在大面积地下水异常区域极有可能也是含瓦斯矿井敏感响应的区域.提出了此种机制瓦斯灾害预警的思路.

关键词：地震矿震瓦斯异常涌出预警冲击地压

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深部地应力场下砂岩力学性质的变化

煤炭学报 2007年第6期32卷 570-572页

作者：韩嵩蔡美峰北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

山东万福煤矿位于鲁西南成武县和巨野县交界处,煤田上覆土层厚度高达700 m.在该矿区采用水压致裂法对深部地应力进行了测量,获得了矿区较为准确的地应力状态和分布规律.在此基础上,结合万福矿区地下900 m以下砂岩所处的地压环境,采用三... 详细信息

山东万福煤矿位于鲁西南成武县和巨野县交界处,煤田上覆土层厚度高达700 m.在该矿区采用水压致裂法对深部地应力进行了测量,获得了矿区较为准确的地应力状态和分布规律.在此基础上,结合万福矿区地下900 m以下砂岩所处的地压环境,采用三轴岩石力学测试系统研究深部地应力条件对不同砂岩力学性质的影响,建立砂岩力学性质与深部地应力之间的相关关系.结果表明,砂岩的刚度和强度随围压的增大而增大;同时,在高围压情况下,砂岩由低围压条件下的剪切破裂转变为塑性流动破坏.

关键词：地应力场水压致裂法地应力测量地质构造

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高温对采场顶板锚索加固系统的影响

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2007年第4期26卷 524-526页

作者：占丰林蔡美峰江西理工大学环境与建筑工程学院江西赣州341000 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

通过对花岗斑岩、砂岩和水泥砂浆试样在25～1 000℃温度范围内进行高温强度试验,分析了高温对高硫矿山高温采场顶板全孔灌浆锚索加固系统的影响,得出了一些有重要价值的结论。例如,在25～1 000℃范围内,就花岗斑岩锚固系统而言,采用600... 详细信息

通过对花岗斑岩、砂岩和水泥砂浆试样在25～1 000℃温度范围内进行高温强度试验,分析了高温对高硫矿山高温采场顶板全孔灌浆锚索加固系统的影响,得出了一些有重要价值的结论。例如,在25～1 000℃范围内,就花岗斑岩锚固系统而言,采用600℃时花岗斑岩的加热抗压和抗拉强度值进行设计即可满足工程要求。这些结论对在高温环境下或可能遭受高温影响的边坡、隧道、硐室、井巷及采场等岩体加固工程的设计和施工有着重要的参考价值。

关键词：高温采场岩石高温强度试验:岩石加热抗压强度全孔灌浆锚索加固系统

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分荷法光弹实验及在矿山地压管理中的应用

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2006年第3期25卷 351-354页

作者：占丰林蔡美峰北京科技大学土木与环境工程学院

针对目前二维光弹实验中对模型进行液压或气压双向同时加载存在系统管路复杂,设备昂贵,常出现漏油、漏气问题,利用环氧树脂光弹材料的冻结性能,以某有色金属矿山采场地压管理为例,采用一种等效的双向分次加荷法——分荷法,一个方向烘箱... 详细信息

针对目前二维光弹实验中对模型进行液压或气压双向同时加载存在系统管路复杂,设备昂贵,常出现漏油、漏气问题,利用环氧树脂光弹材料的冻结性能,以某有色金属矿山采场地压管理为例,采用一种等效的双向分次加荷法——分荷法,一个方向烘箱内冻结加载,另一垂直方向光弹仪上常温加载,把双向同时加载分解为两个垂直方向的先后两次单向加载。实验结果表明,达到了双向同时加载的同等效果。该法简便易行,经济有效,克服了双向同时加载常出现漏油、漏气的缺点,丰富和发展了光弹模拟实验技术。

关键词：分荷法光弹实验地压管理

Mechanism,prevention,and control of mining-induced dynamic disasters in underground metal mines in China:Challenges and solutions

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Journal of Central South University 2024年第8期31卷 2549-2606页

作者： LI Peng cai mei-feng MIAO Sheng-jun REN Fen-hua GORJIAN Mostafa PENG Chao Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mines University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Department of Earth Ocean and Atmospheric SciencesUniversity of British ColumbiaVancouverBCCanada Deep Mining Laboratory of Shandong Gold Group Co. Ltd.Laizhou 261442China

Metal mineral resources play an indispensable role in the development of the national *** disasters in underground metal mines seriously threaten mining safety,which are major scientific and technological problems to be solved *** this article,the occurrence status and grand challenges of some typical dynamic disasters involving roof falling,spalling,collapse,large deformation,rockburst,surface subsidence,and water inrush in metal mines in China are systematically presented,the characteristics of mining-induced dynamic disasters are analyzed,the examples of dynamic disasters occurring in some metal mines in China are summarized,the occurrence mechanism,monitoring and early warning methods,and prevention and control techniques of these disasters are highlighted,and some new opinions,suggestions,and solutions are proposed ***,some shortcomings in current disaster research are pointed out,and the direction of efforts to improve the prevention and control level of dynamic disasters in China’s metal mines in the future is *** integration of forward-looking key innovative theories and technologies in the abovementioned aspects will greatly enhance the cognitive level of disaster prevention and mitigation in China’s metal mining industry and achieve a significant shift from passive disaster relief to active disaster prevention.

关键词： underground metal mines dynamic disasters mechanism monitoring and early warning prevention and control

基于GIS边坡稳定三维极限平衡方法的开发及应用

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岩土力学 2006年第1期27卷 117-122页

作者：谢谟文蔡美峰江崎哲郎北京科技大学北京100083 九州大学环境系统研究中心

由于GIS强大的功能从一般的数据存储到复杂的空间分析及图形显示,在岩土工程分析中亦必将成为一个常用工具。本文研究基于GIS栅格数据和4个边坡稳定三维极限平衡模型,开发了一个GIS扩展模块用于边坡三维安全系数计算。考题和实例计算表... 详细信息

由于GIS强大的功能从一般的数据存储到复杂的空间分析及图形显示,在岩土工程分析中亦必将成为一个常用工具。本文研究基于GIS栅格数据和4个边坡稳定三维极限平衡模型,开发了一个GIS扩展模块用于边坡三维安全系数计算。考题和实例计算表明了该模块的正确性和便利性。

关键词：边坡三维稳定极限平衡法 GIS 栅格柱体单元 COM

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深部矿产与地热资源共采专刊序言

工程科学学报 2022年第10期44卷 1621-1622页

作者：蔡美峰北京科技大学北京100083

深部矿产资源开采普遍面临岩层热辐射引起的高温问题,本质是一种地热效应.现有降温技术多为被动式降温,将地热当成灾害防治,成本极高,井深超过2000~3000 m后,一般矿山无法承受降温经济成本.地热作为一种天然能源,如能在深部矿产资源开... 详细信息

深部矿产资源开采普遍面临岩层热辐射引起的高温问题,本质是一种地热效应.现有降温技术多为被动式降温,将地热当成灾害防治,成本极高,井深超过2000~3000 m后,一般矿山无法承受降温经济成本.地热作为一种天然能源,如能在深部矿产资源开采过程加以开发利用,既能降低开采作业环境温度,又能大幅度抵消被动式降温成本.将深部矿产资源开采和地热开发相结合,能够为二者的经济有效开发,实现资源和能源开发双赢,开辟新的途径.

关键词：天然能源能源开发地热开发深部矿产资源降温技术地热资源环境温度灾害防治