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Numerical study on the fracturing mechanism of shock wave interactions between two adjacent blast holes in deep rock blasting

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2019年第4期18卷 735-746页

作者： Yuan Wei Liu Shangge Wang Wei Su Xuebin Li Zonghong Li Jiaxin Wen Lei chang jiangfang Sun Xiaoyun School of Civil Engineering Shijiazhuang Tiedao University Shijiazhuang 050043 China Hebei Technology and Innovation Center on Safe and Effi cient Mining of Metal Mines Shijiazhuang 050043 China CCCC Second Highway Consultants Co. Ltd. Wuhan 430056 China China National Uranium Co. Ltd. Beijing 100013 China

With the application of electronic detonators, millisecond blasting is regarded as a signifi cant promising approach to improve the rock fragmentation in deep rock blasting. Thus, it is necessary to investigate the fracturing mechanisms of short-delay blasting. In this work, a rectangle model with two circle boreholes is modeled as a particles assembly based on the discrete element method to simulate the shock wave interactions induced by millisecond blasting. The rectangle model has a size of 12 × 6 m (L × W) and two blast holes have the same diameter of 12 cm. The shock waves are simplifi ed as time-varying forces applied at the particles of walls of the two boreholes. Among a series of numerical tests in this study, the spacing between two adjacent boreholes and delay time of millisecond blasting are considered as two primary variables, and the decoupling charge with a coeffi cient of 1.5 is taken into account in each case. The results show that stress superposition is not a key factor for improving rock fragmentation (tensile stress interactions rather than compressive stress superposition could aff ect the generation of cracks), whereas collision actions from isolated particles or particles with weakened constraints play a crucial role in creating the fracture network. The delay time has an infl uence on causing cracks in rock blasting, however, whether it works heavily depends on the distance between the two holes.

关键词： rock fragmentation millisecond blasting shock wave decoupling charge discrete element method

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基于三维激光扫描技术的高陡边坡监测预警研究

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矿业研究与开发 2018年第11期38卷 75-78页

作者：王旭唐绍辉潘懿常江芳长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012 石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄市050043

针对巴基斯坦山达克铜金矿边坡现状,引进了一套三维激光扫描系统对边坡稳定性进行实时监测。依据风险等级将目标边坡划分为5级,利用监测系统配套软件生成了边坡位移云图,分析了各监测区域整体变形情况。并针对重点区域绘制了累积位移变... 详细信息

针对巴基斯坦山达克铜金矿边坡现状,引进了一套三维激光扫描系统对边坡稳定性进行实时监测。依据风险等级将目标边坡划分为5级,利用监测系统配套软件生成了边坡位移云图,分析了各监测区域整体变形情况。并针对重点区域绘制了累积位移变化曲线,研究了爆破作用对边坡稳定性的影响,在现场实际应用中取得了理想的监测效果。

关键词：边坡三维激光扫描累积位移稳定性监测

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基于悬臂梁理论的倒悬危岩体地震弯折崩塌评价方法研究

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工程科学与技术 2018年第3期50卷 233-239页

作者：袁维郑传厂王伟李宗鸿李家欣闻磊常江芳石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 中交四航局第二工程有限公司广东广州510230

倒悬危岩体是常见的一种危岩形式,在地震荷载作用下极易发生弯折崩塌事故,因此,研究地震诱发其崩塌失稳的评价方法对于评估该类型危岩体在地震作用下的安全性具有重要的意义。基于悬臂梁计算理论,首先推导了任意形状的倒悬危岩体在水平... 详细信息

倒悬危岩体是常见的一种危岩形式,在地震荷载作用下极易发生弯折崩塌事故,因此,研究地震诱发其崩塌失稳的评价方法对于评估该类型危岩体在地震作用下的安全性具有重要的意义。基于悬臂梁计算理论,首先推导了任意形状的倒悬危岩体在水平地震荷载和自身重力作用下最危险截面的最大拉应力计算公式,建立了最大拉应力的地震时程曲线,同时,把最大拉应力强度准则作为危岩体裂缝扩展的判据,并结合弹性应变能与裂缝扩展能量密度之间的关系,建立了裂缝扩展深度的计算方法,进而研究危岩体裂缝扩展随时间变化的演化过程。其次,针对实际工程中常见的危岩体形态,把倒悬危岩体简化为两种特殊形状:等截面长方体和等截面圆柱体,提出了此两类危岩体发生弯折破坏的裂缝临界深度计算公式,并建立了其在地震作用下安全系数的计算方法,即安全系数等于裂缝临界深度与地震后危岩体裂缝深度的比值。最后,以某高速公路隧道进口的倒悬危岩体为研究对象,采用本文的计算方法探讨了其在地震作用下不同时间步的裂缝深度演化规律,结果表明,在8级地震作用下,此处危岩体在14 s时的裂缝总深度(0.175 9 m)超过了满足自稳条件的裂缝临界深度(0.167 m),即在14 s时发生弯折崩塌,从而说明本文计算方法的可行性。

关键词：倒悬危岩体地震崩塌裂缝扩展悬臂梁理论最大拉应力准则

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异性结构面剪切特性及抗剪强度计算方法

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工程科学与技术 2024年第6期56卷 124-133页

作者：袁维赖锡鹏孙瑞峰焦海明王伟牛庆合常江芳尹超石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 中铁十七局集团城市建设有限公司贵州贵阳550000

天然结构面常存在两侧岩体岩性不一致的情况,对该类异性结构面抗剪特性进行研究有利于更全面地分析复杂地层中岩石的稳定性。首先,通过光学扫描技术获取天然结构面形貌点云数据并构建结构面网格模型;其次,将模型进行3维实体重构以浇筑... 详细信息

天然结构面常存在两侧岩体岩性不一致的情况,对该类异性结构面抗剪特性进行研究有利于更全面地分析复杂地层中岩石的稳定性。首先,通过光学扫描技术获取天然结构面形貌点云数据并构建结构面网格模型;其次,将模型进行3维实体重构以浇筑多组含不同异性结构面的人工试样;然后,开展不同法向应力及剪切方向条件下的直剪试验;最后,通过有限差分仿真模拟软件FLAC3D进行数值模拟。基于JRC–JCS(joint roughness coefficient–joint wall compressive strength)结构面剪切模型,采用2维剖面法量化处理结构面粗糙度系数JRC,引入结构面组合壁面强度CJCS(combined joint wall compressive strength)及壁面强度系数比λ的概念以体现不同强度组合情况下的结构面抗剪特性差异。结果表明:数值模拟与直剪试验结果的规律性表征情况较为一致;在结构面单轴抗压强度较高或者较低一侧被确定时,强度较低侧对结构面峰值抗剪强度起主要的控制作用,强度较高侧则起到一定的增强作用,且壁面强度系数比λ对峰值抗剪强度的影响与法向应力的数值成正比。基于上述现象,利用相关函数对试验结果进行非线性曲面拟合,推导出一种表征不同岩石强度组合情况下的结构面峰值抗剪强度计算公式,并得出有效影响岩石结构面强度的强度比区间。该公式是对JRC–JCS模型的扩展且可在工程实践中广泛应用。

关键词：异性结构面直剪试验数值模拟峰值抗剪强度强度比区间

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地浸“水平井注-直井抽”井场流场数值模拟与井网优化

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铀矿冶 2021年第1期40卷 18-24页

作者：李召坤周根茂李坡常江芳杨睿赵利信刘佳佳中核矿业科技集团有限公司北京101149 石家庄铁道大学河北石家庄050043

利用数值模拟软件建立了"水平井注-直井抽"井场二维、三维模型,探究了流场渗流特点,以最小化浸出死角为目标优选了井网布置参数。数值模拟结果表明:以水平井作为注液井可以形成线性驱替,有效提高注液效率,避免浸出死角;重力对渗流场的... 详细信息

利用数值模拟软件建立了"水平井注-直井抽"井场二维、三维模型,探究了流场渗流特点,以最小化浸出死角为目标优选了井网布置参数。数值模拟结果表明:以水平井作为注液井可以形成线性驱替,有效提高注液效率,避免浸出死角;重力对渗流场的影响较小,水平注液井应布置在含矿含水层的中部位置;"水平井注-直井抽"井场最优井间距:直井与水平井的间距为35m;直井与直井的间距为50m。

关键词：水平井流场井网优化数值模拟

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公路路堑挡雪墙防雪效果预测与设计参数优化

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河北工业科技 2022年第5期39卷 358-363页

作者：奚文彬李亚军常江芳刘亚男钱家珺李志达河北省高速公路延崇筹建处河北张家口075499 河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄050043

为了对延崇高速路堑风吹雪雪害问题进行防治,首先采用CFD数值模拟方法研究了挡雪墙防护措施下路堑积雪分布规律,其次基于正交试验方法建立了路堑挡雪墙防雪效果预测模型,最后优化了金家庄螺旋隧道口路堑挡雪墙设置方案。研究结果表明,... 详细信息

为了对延崇高速路堑风吹雪雪害问题进行防治,首先采用CFD数值模拟方法研究了挡雪墙防护措施下路堑积雪分布规律,其次基于正交试验方法建立了路堑挡雪墙防雪效果预测模型,最后优化了金家庄螺旋隧道口路堑挡雪墙设置方案。研究结果表明,路堑边坡比对挡雪墙防雪效果的影响程度最大,其次是挡雪墙高度、路堑深度、风速、风速-挡雪墙高度组合、挡雪墙布置距离和挡雪墙高度-挡雪墙布置距离组合,而风速-挡雪墙布置距离组合的影响程度最小。金家庄螺旋隧道口路堑风吹雪挡雪墙最优高度为6 m、挡雪墙和路堑之间最优距离为90 m。设置挡雪墙时路堑路段积雪体积分数减少了12.36%,证明了优化挡雪墙的布置可起到较好的防雪效果。因此,研究结果可为风吹雪挡雪墙的设置提供一种便捷快速的方法和科学依据,为路堑风吹雪灾害防治提供理论参考。

关键词：流体力学风吹雪路堑挡雪墙回归正交试验优化设计

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玉米自交系响应花粒期高温胁迫差异表达基因的分析

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华北农学报 2019年第1期34卷 1-11页

作者：李川乔江方朱卫红代书桃黄璐张美微刘京宝河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002

为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha^(TM)Z30花粉活性分析仪检... 详细信息

为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha^(TM)Z30花粉活性分析仪检测高温胁迫和正常生长条件下玉米自交系昌7-2、郑58的花粉活性。然后收集花粉提取总RNA,利用Illumina Hiseq2000^(TM)高通量测序技术分别对昌7-2、郑58花粒期高温胁迫材料和正常生长条件下的对照材料进行全转录组测序,序列结果分析后获得差异显著表达基因。通过差异基因维恩图(VENN图)重叠区域分析、GO功能分类和富集统计、KEGG pathway通路分类和富集分析以及转录因子分析,获得玉米花粒期高温胁迫相关的重要差异表达基因和蛋白质。花粉活性检测结果显示,高温胁迫后和正常生长条件下,昌7-2花粉活性分别为24. 37%,42. 89%,郑58花粉活性分别为35. 57%,64. 83%。高温胁迫后在昌7-2花粉转录组中共检测到4 176个显著差异表达基因,郑58花粉转录组中共检测到5 487个显著差异表达基因。KEGG pathway通路分类和富集分析结果显示,高温胁迫后郑58的花粉转录组中有2 062个差异表达基因富集到399个相关通路上,昌7-2的花粉转录组中有1 943个差异表达基因富集到352个相关通路上。转录因子分析结果表明,共获得55个转录因子家族,其中,有45个转录因子包含10个以上差异表达基因。研究表明,通过对玉米自交系花粒期高温胁迫后花粉转录组测序获得了大量的差异显著表达基因信息,昌7-2、郑58对高温胁迫响应机制存在明显差异,热激蛋白(Hsps)、热激转录因子(Hsfs)、生长素(IAA)基因和磷脂酰基醇-4,5-二磷酸基因家族(PIP2)在响应玉米花粒期高温胁迫过程中起着重要作用。

关键词：玉米自交系花粒期高温胁迫转录组测序差异表达基因

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