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软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应

煤炭学报 2019年第3期44卷 933-940页

作者：王东李广贺曹兰柱白润才宋子岭辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土... 详细信息

留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土场支挡煤柱力学模型的基础上,进行三维受力状态分析,将支挡煤柱视为在内排土场静止土压力及底界面剪切力双重作用下的固定梁,以摩尔-库伦准则作为失稳判据,推导获得了煤柱三维支挡效应的表达式;基于对煤柱三维支挡效应的力学成因类型及影响因素的认识,提出了煤柱支挡效应的二维等效方法,推导了底界面等效黏聚力c_d与等效内摩擦角φ_d的表达式,从理论上揭示了支挡煤柱形态参数对支挡效应的影响。将该方法在胜利东二露天煤矿内排土场支档煤柱设计中进行了应用,并采用数值模拟方法进行验证。研究结果表明:煤柱底界面的等效黏聚力c_d及等效内摩擦系数tan φ_d与其顶宽a、下底角β,ω均呈正相关反比例函数关系,与高度H呈正相关倒差函数关系,与长度d呈负相关反比例函数关系;胜利东二露天煤矿内排土场边坡稳定系数F_s随支档煤柱顶宽a增加而增加,与煤柱高度H呈线性递增关系;煤柱的最佳尺寸为高度H=28 m,顶宽a=43 m,与传统的二维分析结果相比,可多才出原煤75 600 m^3,经济效益显著。成果可用于优化设计软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数,弥补采用传统方法设计造成的煤炭损失过大的不足,实现经济效益最大化。

关键词：软弱基底内排土场煤柱支挡效应等效黏聚力等效内摩擦角

近水平露天煤矿相邻采坑临时中间桥对边坡的支挡效应

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煤炭学报 2022年第9期47卷 3374-3383页

作者：王东梁祖超李广贺李雪健周志伟辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 神华宝日希勒能源有限公司内蒙古呼伦贝尔021008

露天煤矿分坑开采时,临时中间桥的合理布设与拆除对于控制边坡稳定性极为重要。为解决多坑并行剥采时,边坡与中间桥的动态协同设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对中间桥支挡效应的定量表征方法与该种效应下的边坡稳定性计算方... 详细信息

露天煤矿分坑开采时,临时中间桥的合理布设与拆除对于控制边坡稳定性极为重要。为解决多坑并行剥采时,边坡与中间桥的动态协同设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对中间桥支挡效应的定量表征方法与该种效应下的边坡稳定性计算方法进行研究。将中间桥视为一种特殊的边坡支挡结构,在构建边坡与中间桥三维力学模型的基础上,结合中间桥与边坡的相对位置以及自身的空间形态,将中间桥沿边坡倾向划分为3个区域,基于摩尔-库伦抗剪强度理论,分区推导了中间桥三维支挡效应的数学表达式,从理论上揭示了中间桥支挡效应与其断面面积及体积的定量关系;由中间桥三维支挡效应产生的实质出发,应用合并同类项方式,提出了中间桥三维支挡效应的二维等效方法,实现了等效黏聚力c_(d)与等效内摩擦角φ_(d)的定量表征,阐明了中间桥空间形态参数对支挡效应及边坡稳定性的影响规律。研究结果表明:Ⅰ区等效黏聚力c_(d)即为中间桥底界面的黏聚力c_(j),Ⅱ区和Ⅲ区等效黏聚力c_(d)与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,各区域等效摩擦因数tanφ_(d)均与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,与桥高h、底角α的余切呈负相关一次函数关系;工程示例中边坡稳定系数Fs随中间桥桥高h、底角α增大而增大,上升梯度逐渐减小,且与底宽d、桥长b呈正相关一次函数关系。成果可应用于露天煤矿中间桥形态参数的动态优化设计以及中间桥支挡作用下的边坡稳定性治理。

关键词：分坑开采中间桥支挡效应等效黏聚力等效内摩擦角

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球形模板压入仪在冻土长期强度测试中的应用

岩土力学 2012年第11期33卷 3516-3520页

作者：张泽马巍张中琼李彬姚晓亮中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000 青海省电力设计院西宁810000

球形模板压入仪(球模仪)在前苏联和俄罗斯等冻土区土力学性质测试中得到广泛应用。在60多年的工程实践中,试验理论、方法等方面都得到了完善。因其试验简单易行且测试结果能较好地反映冻结土的力学性质,特别是在冻结土黏聚力的长期强度... 详细信息

球形模板压入仪(球模仪)在前苏联和俄罗斯等冻土区土力学性质测试中得到广泛应用。在60多年的工程实践中,试验理论、方法等方面都得到了完善。因其试验简单易行且测试结果能较好地反映冻结土的力学性质,特别是在冻结土黏聚力的长期强度评价及预测方面广泛应用。简要介绍该试验理论、试验方法、试验仪器。以莫斯科郊外冰碛粉质黏土作为研究对象。在恒定-7～20℃温度条件下,在封闭状态下分别进行3、6、20、40次冻融循环试验。对各试验阶段土样进行物理性质测试,之后用球模仪对冻结土样进行强度测试。冻融循环后土样的各物理指标均有不同程度的减小,随着冻融次数的增加,其强度降低。冻融过程中,土样中水体积的变化使其密度减小、孔隙率增大是造成这一结果的原因。

关键词：球形模板压入仪等效黏聚力冰碛粉质黏土冻融循环

冻融循环对青藏红黏土物理力学性质影响试验研究

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冰川冻土 2018年第1期40卷 62-69页

作者：房建宏陈鑫徐安花张泽青海省交通科学研究院青海西宁810001 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

以红黏土为研究对象,使土样在封闭系统下进行不同次数的冻融循环作用,对冻融循环后的冻结土样进行粒度成分和物理力学性质测试,研究不同次数冻融循环作用下冻结红黏土粒度成分和物理力学性质的变化规律。结果表明:粉粒组和黏粒组质量含... 详细信息

以红黏土为研究对象,使土样在封闭系统下进行不同次数的冻融循环作用,对冻融循环后的冻结土样进行粒度成分和物理力学性质测试,研究不同次数冻融循环作用下冻结红黏土粒度成分和物理力学性质的变化规律。结果表明:粉粒组和黏粒组质量含量受冻融循环作用次数影响较大。红黏土中颗粒在前10次冻融循环过程中向粒径小于0.001 mm及粒径在0.01~0.05 mm范围富集;冻融循环10次之后,随冻融循环次数的增加,粒径范围在0.002~0.005 mm的土颗粒含量明显增加,粒径范围在0.01~0.05 mm的土颗粒含量明显减小,其他粒径范围的土颗粒含量基本不受冻融循环次数的影响。红黏土的液、塑限大体上随冻融循环次数的增加而增加。冻融循环作用对红黏土等效黏聚力强度影响较明显,冻融循环作用10次以内红黏土等效黏聚力强度变化较大,在红黏土地区新修路基应考虑冻融循环作用引起的附加沉降影响。建议采用维亚洛夫或吴紫汪长期强度预报方程预测红黏土长期等效黏聚力强度。

关键词：青藏红黏土冻融循环物理性质球形模板压入仪等效黏聚力

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土工格室加筋风化千枚岩填料应力应变响应

路基工程 2024年

作者：何新平朱元林刘瑾兰虎刘娜中国公路工程咨询集团有限公司浙江数智交院科技股份有限公司中国联合工程有限公司山东公路技师学院

采用大型三轴试验，测试对比风化千枚岩与常规满足规范使用要求路堤填料碎石土的应力-应变曲线，分析两者的差异性；基于土工格室加筋土应力-应变响应计算模型和参数敏感性，分析风化千枚岩填料的邓肯-张模型弹性常数、强度参数和格室... 详细信息

采用大型三轴试验，测试对比风化千枚岩与常规满足规范使用要求路堤填料碎石土的应力-应变曲线，分析两者的差异性；基于土工格室加筋土应力-应变响应计算模型和参数敏感性，分析风化千枚岩填料的邓肯-张模型弹性常数、强度参数和格室切线模量对于格室加筋风化千枚岩强度的影响。研究表明：格室加筋风化千枚岩的峰值偏差应力可超过碎石，加筋土的等效黏聚力随着弹性常数k值减小、Rf增加、内摩擦角φ增加、格室条带刚度Mt的增加而增加。

关键词：土工格室填料千枚岩三轴试验峰值偏差差异性等效黏聚力路用性能

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强度折减法在加筋土高边坡稳定分析中的应用

岩土工程技术 2015年第4期29卷 192-196页

作者：许雅琦祝启坤武汉工程大学资源与土木工程学院湖北武汉430205

在边坡稳定性分析中,极限平衡法和强度折减法得到广泛应用。相比极限平衡法,强度折减法不但可以得到边坡的安全系数,而且可以得到土体塑性应变区及应力位移等结果,但对加筋土的计算则产生较大误差。分析了加筋土加筋机理,根据等效应力... 详细信息

在边坡稳定性分析中,极限平衡法和强度折减法得到广泛应用。相比极限平衡法,强度折减法不但可以得到边坡的安全系数,而且可以得到土体塑性应变区及应力位移等结果,但对加筋土的计算则产生较大误差。分析了加筋土加筋机理,根据等效应力法将加筋土体视为一个整体,以新的黏聚力来取代原土体黏聚力,从而实现强度折减。以山西某填土高边坡为例,利用极限平衡法计算的结果去调整加筋土的等效黏聚力,对不同高度的边坡计算得到的等效黏聚力进行对比分析,发现边坡高度会对黏聚力增量产生影响,边坡越高粘聚力增量越大。有限元结果可以用来优化边坡设计,同时为加筋土的研究提供一种手段。

关键词：加筋土边坡极限平衡法强度折减法等效黏聚力有限元