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基于响应能量和无响应时间的冲击危险性动态评价技术

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煤炭学报 2019年第9期44卷 2673-2681页

作者：李宏艳莫云龙孙中学李磊蒋军军赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司矿山安全技术研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

煤岩冲击危险性评价的研究在煤矿安全生产领域引起广泛关注,已有多种静态评价方法指导现场防冲工作。一方面,对于冲击地压的致灾机理和影响因素目前尚未完全掌握;另一方面,伴随着开采活动,煤岩冲击危险性是动态变化的,因此静态评价方法... 详细信息

煤岩冲击危险性评价的研究在煤矿安全生产领域引起广泛关注,已有多种静态评价方法指导现场防冲工作。一方面,对于冲击地压的致灾机理和影响因素目前尚未完全掌握;另一方面,伴随着开采活动,煤岩冲击危险性是动态变化的,因此静态评价方法不足以解决井下煤岩冲击危险性评价的问题。而基于现场监测的冲击危险性动态评价技术对于井下安全生产活动具有更强的参考性。依据统计损伤力学原理,对煤岩受载条件下的能量演化行为进行分析,发现累积能量释放速率对时间的响应具有临界敏感性,即在煤岩临近灾变时,累积能量释放速率会激增。此外,依据统计学原理,复杂系统处于正常状态(无危险性)的行为应该占据较大概率,非正常状态(有危险性)的行为应该占据较小概率,故某一时刻系统行为偏离正常状态的程度实际上反映了其自身所处危险状态的变化。基于以上原理,初步建立了以响应能量异常系数和无响应时间异常系数为指标的冲击危险性动态评价的微震技术,对短期预警或临震预警展开尝试。最后在典型冲击地压矿井已有微震数据基础上,进行了现场验证。研究结果表明,微震累积能量释放速率可直接反映煤岩所处冲击危险状态;缺震时间频次分布规律满足正偏态分布;在此基础上构建的两个异常系数指标相互结合能够实现对现场冲击危险性的实时连续评价;基于统计学原理,随着开采活动的进行,对冲击危险性指标的阈值进行动态修正,保证动态评价结果更为灵敏、准确,这一思想可应用于其他动态评价技术中。

关键词：冲击危险性临界敏感性统计学能量释放缺震时间

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高应力硬岩卸荷岩爆模式及损伤演化分析

岩土力学 2012年第12期33卷 3554-3560页

作者：张晓君山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255049

针对岩爆形成机制研究的不足,结合岩爆实例和真三轴加、卸荷试验,分析了卸荷岩爆模式,建立了围岩卸荷岩爆发生劈裂破坏和剪切破坏的损伤变量表达式,即损伤演化方程。结果表明,岩爆破裂演化表现为劈裂和剪切的复合破坏形式,不同之处只是... 详细信息

针对岩爆形成机制研究的不足,结合岩爆实例和真三轴加、卸荷试验,分析了卸荷岩爆模式,建立了围岩卸荷岩爆发生劈裂破坏和剪切破坏的损伤变量表达式,即损伤演化方程。结果表明,岩爆破裂演化表现为劈裂和剪切的复合破坏形式,不同之处只是劈裂和剪切哪一个所占的成分更大而已;随着剪切成分的增大,爆坑由呈现平底到弧形甚至三角形或V形;随着应力的增加,岩爆倾向性围岩有一段时间的平静期(无损伤),具体平静期存在时间的长短与围岩卸荷前后的应力水平有关,损伤一旦开始则加速度明显,具有较强的临界敏感性;劈裂总是优先发生的,围岩卸荷后的应力水平越高含剪切成分越大,岩爆也越强烈。

关键词：岩爆模式硬岩损伤演化劈裂破坏均质度临界敏感性

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加卸载响应比与震前应力积累模式研究

地震学报 2010年第5期32卷 517-528页

作者：余怀忠程佳万永革中国地震台网中心中国北京100045 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室中国北京100029

加卸载响应比是一种中短期地震预测方法.按照该方法,通常在大地震发生之前加卸载响应比时间序列会出现明显的异常高值.早先的研究发现,震前临界区域的选择对加卸载响应比的计算有很大影响.我们发展了一种使用震前应力积累区域取代传统... 详细信息

加卸载响应比是一种中短期地震预测方法.按照该方法,通常在大地震发生之前加卸载响应比时间序列会出现明显的异常高值.早先的研究发现,震前临界区域的选择对加卸载响应比的计算有很大影响.我们发展了一种使用震前应力积累区域取代传统圆形区域计算加卸载响应比的算法,提高了加卸载响应比的地震预测能力,其震前库仑应力场分布采用地震断层位错模型将同震滑移量反向滑移的方法计算.美国南加州近20年来发生的4次M>6.5地震以及2008年中国汶川MS8.0地震的研究事实表明,使用库仑应力算法得到的加卸载响应比时间序列,前兆变化相对于圆形区域算法更为明显,且对目标地震的位置、震级预测更为明确.库仑应力算法的这一独特性质,使我们可以针对不同地区的活动构造特征对未来地震发生的地点和大小提供信息和约束.

关键词：加卸载响应比地震临界区域库仑应力临界敏感性地震预测

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固体灾变性破坏现象

物理 2011年第5期40卷 281-288页

作者：陆明富夏蒙棼中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 北京大学物理学院北京100871

固体灾变性破坏现象多年来一直备受关注,由于其复杂性,固体灾变性破坏问题一直是力学中的典型难题之一.文章结合岩石类介质的实验观测,讨论了非均匀脆性介质灾变性破坏现象的复杂性,介绍了发展有关统计理论的初步尝试和所面临的难题,并... 详细信息

固体灾变性破坏现象多年来一直备受关注,由于其复杂性,固体灾变性破坏问题一直是力学中的典型难题之一.文章结合岩石类介质的实验观测,讨论了非均匀脆性介质灾变性破坏现象的复杂性,介绍了发展有关统计理论的初步尝试和所面临的难题,并探讨了预测灾变性破坏的可能方案.

关键词：灾变性破坏局部化不确定性跨尺度敏感性临界敏感性

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加卸载响应比(LURR)理论的实验研究

中国地震 2003年第1期19卷 58-66页

作者：余怀忠尹祥础夏蒙棼梁乃刚李敏许昭永彭克银 Victor Kukshenko Wu Zhishen Qi Li Surguei Elizarov 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100080 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100080中国地震局分析预报中心北京100036 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100080北京大学北京100871 云南省地震局昆明650041 Ioffe Physical Technique Institute Russian Academy of Sciences Russia Ibaraki University Japan Intemnis Ltd Moscow Russia

利用大尺度岩石试件破坏声发射实验 ,对加卸载响应比 (Load UnloadResponseRatio)理论进行了实验研究。实验采用的加载条件力求能够模拟地下岩石的复杂受力过程。在加载过程中 ,岩石试件内部出现的损伤用声发射技术进行了记录。实验数... 详细信息

利用大尺度岩石试件破坏声发射实验 ,对加卸载响应比 (Load UnloadResponseRatio)理论进行了实验研究。实验采用的加载条件力求能够模拟地下岩石的复杂受力过程。在加载过程中 ,岩石试件内部出现的损伤用声发射技术进行了记录。实验数据经过分析之后所得的结论与加卸载响应比理论预测的结果相符合。把加卸载响应比值Y的变化情况与声发射事件定位的过程相对比 ,也可以进一步看出岩石材料内部的损伤发展过程与加卸载响应比Y值的变化具有一致性。而高Y值的异常情况出现 ,又是在材料发生最终破坏之前 ,所以 ,可以用加卸载响应比理论定量地分析岩石试件损伤演化情况 ,从而对岩石材料的破坏及地震做出预测。实验结果再一次验证了加卸载响应比理论。

关键词：加卸载响应比岩石声发射实验损伤循环加载临界敏感性地震预报