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巨厚岩浆岩失稳的大孤岛工作面防冲研究

岩石力学与工程学报 2017年第A1期36卷 3382-3391页

作者：杨伟利姜福兴杨鹏翟明华王永宝刘维信张假妮中原工学院建筑工程学院河南郑州450007 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室北京100101 山东能源集团有限公司山东济南250014

巨厚岩浆岩失稳导致的冲击地压灾害严重威胁着煤矿的安全生产。以王楼煤矿巨厚岩浆岩下孤岛工作面开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究巨厚岩浆岩失稳的孤岛工作面防冲,得出如下主要结论:(1)巨厚岩浆岩失稳导致... 详细信息

巨厚岩浆岩失稳导致的冲击地压灾害严重威胁着煤矿的安全生产。以王楼煤矿巨厚岩浆岩下孤岛工作面开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究巨厚岩浆岩失稳的孤岛工作面防冲,得出如下主要结论:(1)巨厚岩浆岩失稳导致的孤岛工作面冲击地压类型为自发型和诱发型,自发型冲击机制为巨厚岩浆岩失稳导致自身及其上覆载荷层重力向下传递,使得被影响区域煤岩应力逐渐集聚到冲击的应力水平,诱发型冲击机制为巨厚岩浆岩断裂强动载使得被影响区域煤岩应力突跃至冲击的应力水平;(2)提出巨厚岩浆岩失稳的孤岛工作面整体失稳冲击判断准则,根据准则将王楼煤矿12310孤岛工作面设计成大宽度孤岛工作面开采可使其由整体失稳冲击向局部冲击转化,并得到了现场验证;(3)针对巨厚岩浆岩失稳时大孤岛工作面局部冲击类型提出了保持低应力的防治措施,微震、应力监测结果验证了措施的有效性。研究成果为巨厚坚硬岩层下工作面冲击地压灾害的防治提供了一种新方法。

关键词：采矿工程巨厚岩浆岩失稳大孤岛工作面防冲整体冲击

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深采煤层巷道平动式冲击失稳三维模型研究

岩石力学与工程学报 2005年第16期24卷 2864-2869页

作者：姜耀东赵毅鑫刘文岗祝捷中国矿业大学(北京校区)北京市岩石混凝土破坏力学重点实验室

在LippmannH关于冲击地压基本理论的基础上,建立了深采煤层巷道平动式冲击失稳三维准静态模型,模型可适用于顶底板为岩石的煤巷或半煤巷中发生煤层整体冲击失稳的机理分析。该模型考虑了煤层内部滑动摩擦对煤层突出的阻碍作用,分析了煤... 详细信息

在LippmannH关于冲击地压基本理论的基础上,建立了深采煤层巷道平动式冲击失稳三维准静态模型,模型可适用于顶底板为岩石的煤巷或半煤巷中发生煤层整体冲击失稳的机理分析。该模型考虑了煤层内部滑动摩擦对煤层突出的阻碍作用,分析了煤层整体突出前临界状态下的应力分布情况,得出了更合理的煤层突出范围度量指标及煤层整体突出倾向性的判定方法。结合赵各庄矿实际生产情况,分析了深部开采条件下煤层巷道动力失稳灾害的发生机理以及突出区域相关几何量之间的关系。

关键词：采矿工程巷道冲击地压模型失稳

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大型等剪应力钢丝缠绕芯筒的失稳校核

航空学报 2010年第10期31卷 2062-2067页

作者：李慧丽郎利辉焦伟张建勇吴小平北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 四川航空工业川西机器有限责任公司四川雅安625000

针对大型预应力钢丝缠绕芯筒在缠绕过程可能发生失稳的复杂问题,在已有的等张力钢丝缠绕结构失稳理论与公式基础上,提出了一种新的等剪应力钢丝缠绕失稳校核公式。通过545MN、726MN超大型等静压设备钢丝缠绕芯筒的应用算例,结合实际缠... 详细信息

针对大型预应力钢丝缠绕芯筒在缠绕过程可能发生失稳的复杂问题,在已有的等张力钢丝缠绕结构失稳理论与公式基础上,提出了一种新的等剪应力钢丝缠绕失稳校核公式。通过545MN、726MN超大型等静压设备钢丝缠绕芯筒的应用算例,结合实际缠绕施工过程的测量数据,验证了所提算法的可靠性和芯筒预紧完毕后芯筒外压公式的正确性。该算法为大型等剪应力钢丝缠绕芯筒失稳校核提供了理论依据,也为超大型缠绕缸体的方案设计和结构优化创造了条件。

关键词：预应力材料钢丝缠绕芯筒等剪应力失稳外压

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斜坡失稳过程的非线性演化机制与物理预报

岩土工程学报 2005年第11期27卷 1241-1248页

作者：秦四清中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

对应变软化介质材料组成的平面滑动型斜坡,采用Weibull分布描述它的剪应力与应变关系。建立了斜坡系统的尖点突变模型,给出了失稳的充要力学判据,发现斜坡失稳与刚度比和材料的均匀性指标有极大关联性,水的一种重要新作用是增加材料的... 详细信息

对应变软化介质材料组成的平面滑动型斜坡,采用Weibull分布描述它的剪应力与应变关系。建立了斜坡系统的尖点突变模型,给出了失稳的充要力学判据,发现斜坡失稳与刚度比和材料的均匀性指标有极大关联性,水的一种重要新作用是增加材料的均匀性(脆性)和降低刚度比。考虑应变软化介质的粘性或蠕变性,建立了斜坡演化的非线性动力学模型——物理预报模型,并给出了根据滑坡位移观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对鸡鸣寺滑坡根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:|D|值在加速蠕变阶段陡增出现峰值,而后在接近失稳点时趋于零。根据斜坡在等速蠕变阶段的特点,提出了一个简化的非线性动力学模型和物理预报模型,研究了其分叉和混沌特征,给出了判别混沌的力学准则,发现混沌能否产生取决于滑面介质的力学参数。

关键词：尖点突变失稳刚度比均匀性指标混沌分叉物理预报

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黏性涡环的失稳与多级分叉行为

西安交通大学学报 2022年第4期56卷 83-90页

作者：张亚杰杜睿恒魏衍举杨亚晶西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

为了探究液滴撞击液池形成涡环的长期演化行为,以不同浓度的甘油水溶液为对象,研究其在滴入水池后的形态变化,通过高速摄像机对整个过程进行捕捉,发现其由初始液滴形态转变为涡环再到涡环失稳的一系列演化行为,之后分析其失稳与分叉的... 详细信息

为了探究液滴撞击液池形成涡环的长期演化行为,以不同浓度的甘油水溶液为对象,研究其在滴入水池后的形态变化,通过高速摄像机对整个过程进行捕捉,发现其由初始液滴形态转变为涡环再到涡环失稳的一系列演化行为,之后分析其失稳与分叉的变化规律与主要影响因素。最后建立了涡环下沉速度的物理模型并进行了数学推导,建立了涡环前锋与尾部的运动无量纲表达式。研究表明,液滴入池后形成的涡环均不会一直稳定生长,而是在某一时刻发生失稳,失稳时刻与液滴本身属性有关。涡环解体为数个下沉的“手指”,在其下沉一定距离后,“手指”前锋沿其运动方向的垂向发生分叉,分叉后继续下沉,并重复出现自相似的分叉行为,且新产生的分叉前锋开始会获得一定程度的相对加速,最终涡环分解为一簇形如“皇冠”的分叉树。自始至终,其前锋与尾部运动均符合衰减运动的规律。本文对于由液滴撞击液池形成的涡环在池中的演变过程进行了时间和空间的拓展,且其由稳定涡环到突然失稳从而转变为分叉树的行为对流体中最复杂的湍流现象的形成机理具有一定的启发意义。

关键词：黏性涡环衰减失稳分叉

基于微结构失稳假说及广义吸力理论的黄土体变模型

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岩土力学 2007年第12期28卷 2517-2523页

作者：刘旭王兰民陈龙珠孙军杰中国地震局地震预测研究所兰州基地兰州地震研究所上海交通大学建工学院上海200030

针对原状非饱和及饱和黄土的体积变形问题,提出了一个复合体计算模型。该模型将黄土看作由各自均匀分布于土中的原状部分和扰动部分组成的,这两部分土体的体积比率,可由黄土结构的微观几何模型、孔隙率密度曲线及考虑广义吸力的微结构... 详细信息

针对原状非饱和及饱和黄土的体积变形问题,提出了一个复合体计算模型。该模型将黄土看作由各自均匀分布于土中的原状部分和扰动部分组成的,这两部分土体的体积比率,可由黄土结构的微观几何模型、孔隙率密度曲线及考虑广义吸力的微结构失稳条件计算得出。假设原状部分仅发生弹性变形,扰动部分符合重塑土的变形规律。复合体的应变增量包括原状部分的弹性、重塑土的塑性及结构崩塌3部分;其中:结构崩塌变形特指微结构失稳时原状土体的孔隙率突然变为重塑土的孔隙率;重塑土的体积应变形采用广义吸力理论计算。采用不同的初始饱和度的黄土结构强度计算出非饱和土微观结构刚度与饱和度的函数,从而获得非饱和土黄土微观结构失稳的判别条件。分别计算了低含水天然非饱和及饱和黄土的压缩曲线,并与试验结果对比说明了模型的合理性。

关键词：湿陷微结构失稳黄土

常偏应力剪切条件下砂土失稳模式的离散元模拟

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岩土工程学报 2020年第3期42卷 467-475页

作者：刘洋樊猛晏洲毅北京科技大学土木工程系北京100083 宿州学院土木工程系安徽宿州234000

松砂在不排水条件下会发生分散性的液化失稳,失稳点在破坏线内。近年来的研究表明,砂土在完全排水条件下也会发生分散性失稳,可用常偏应力剪切(CSD)试验来研究。在CSD试验中,控制偏应力的误差是得出正确结果的关键。采用离散元数值方法... 详细信息

松砂在不排水条件下会发生分散性的液化失稳,失稳点在破坏线内。近年来的研究表明,砂土在完全排水条件下也会发生分散性失稳,可用常偏应力剪切(CSD)试验来研究。在CSD试验中,控制偏应力的误差是得出正确结果的关键。采用离散元数值方法模拟了砂土试样在不同剪应力水平下的CSD试验,实现了偏应力的较精准控制。根据模拟结果,采用Hill的二阶功准则,结合失稳时的应力与变形特征,详细分析了CSD试验中发生的Ⅰ型和Ⅱ型两种失稳模式,讨论了在CSD加载路径下初始孔隙比和剪应力水平对砂土失稳的影响。模拟结果表明,松散试样发生了Ⅰ型失稳,而密实试样发生了Ⅱ型失稳,且初始孔隙比越大越易失稳;剪应力水平越高,失稳发生的越快。结合三轴不排水和排水剪切模拟结果,讨论了失稳线(IL)斜率与初始孔隙比之间的关系,并将模拟结果与室内多种砂的试验结果进行了比较分析,进一步提出了砂土失稳的排水与不排水统一分析方法。

关键词：砂土失稳离散元常偏应力剪切试验二阶功

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粘土矿物与斜坡失稳

岩石力学与工程学报 2005年第5期24卷 729-740页

作者：徐则民黄润秋唐正光王苏达昆明理工大学土木工程系云南昆明650224 成都理工大学工程地质研究所四川成都610059

作为微米级材料,粘土矿物的单晶尺寸及特殊晶体结构使其集合体–粘土呈现低渗透性、分散–凝絮性及粘滞性等重要工程特性。除沉积岩斜坡含粘土矿物外,76%以上的斜坡岩石造岩矿物还可形成次生粘土矿物。粘土矿物广泛分布于原生沉积岩、... 详细信息

作为微米级材料,粘土矿物的单晶尺寸及特殊晶体结构使其集合体–粘土呈现低渗透性、分散–凝絮性及粘滞性等重要工程特性。除沉积岩斜坡含粘土矿物外,76%以上的斜坡岩石造岩矿物还可形成次生粘土矿物。粘土矿物广泛分布于原生沉积岩、三大岩类风化带及第四系松散堆积物构成的斜坡中。泥屑岩因含粘土矿物而易于失稳,且水稳定性差。次生粘土矿物的形成将引起源矿物、矿物集合体及岩块的强度与变形特性的显著变化,诱发岩石向松散介质转化。宏观结构面是粘土矿物最主要的形成和聚集场所,结构面及其内侧一定范围内不同成因粘土矿物的淀积将导致结构面及岩体强度的衰减。粘土矿物是滑坡滑带的常见矿物组分;粘土滑带可以在滑体与滑床之间起到润滑作用。滑带中粘土矿物的含量越多,其润滑效应越显著。粘土型滑带还具有隔水边界之功效,可将滑体与周围介质隔离,使之成为独立水文地质单元,提高坡体拦截、吸收渗入水的能力及斜坡稳定对降雨过程的敏感度。粘土矿物可以促进斜坡时效变形,甚至成为斜坡破坏的关键因素,对斜坡演化及失稳的贡献是显著的。

关键词：工程地质粘土矿物水岩化学作用斜坡演化失稳滑坡

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基于CCV的轴流压缩系统失稳主动控制

化工学报 2012年第8期63卷 2482-2491页

作者：罗雄麟赵决正朱琳中国石油大学自动化研究所北京102249

压缩机工作时,当负荷降低到一定程度时,会产生剧烈的失稳现象。旋转失速和喘振为轴流压缩系统的两类失稳现象,为其固有特性,传统的防喘振控制虽然能确保压缩机的安全运行,但却缩小了压缩机工作范围,使压缩机不能工作在高性能区域。为了... 详细信息

压缩机工作时,当负荷降低到一定程度时,会产生剧烈的失稳现象。旋转失速和喘振为轴流压缩系统的两类失稳现象,为其固有特性,传统的防喘振控制虽然能确保压缩机的安全运行,但却缩小了压缩机工作范围,使压缩机不能工作在高性能区域。为了改善防失稳现象的控制效果,首先选取结构简单、控制效果明显的紧连控制阀(CCV)作为主动控制执行机构,并基于轴流压缩系统经典MG模型和非定常理论,建立了包含CCV的动态响应数学模型;然后运用反步递推法(backstepping)设计推导了恒转速和变转速情况下抑制压缩系统失稳现象相应的主动控制律;最后针对压缩机恒转速和变转速下的旋转失速和喘振失稳现象在不同时间施加主动控制以及B参数变化的影响等多种情况进行了仿真实验,验证了CCV主动控制律的有效性以及CCV的执行高效性。

关键词：轴流压缩系统失稳主动控制紧连控制阀