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基于VFOM的矿山微震震源定位及近震震级标定

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岩土工程学报 2017年第8期39卷 1408-1415页

作者：王泽伟李夕兵尚雪义董陇军刘栋周勇勇中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

矿山微震事件震源位置和近震震级是矿震最基本的参数,其准确计算对矿震事件分析与信息挖掘具有重要作用。介绍了一种有别于传统定位思路的定位方法—虚拟场优化法(virtual field optimization method,VFOM),并给出了以台站计算震级偏差... 详细信息

矿山微震事件震源位置和近震震级是矿震最基本的参数,其准确计算对矿震事件分析与信息挖掘具有重要作用。介绍了一种有别于传统定位思路的定位方法—虚拟场优化法(virtual field optimization method,VFOM),并给出了以台站计算震级偏差最小为目标的近震震级公式回归方法。将VFOM和近震震级参数回归方法用于开阳磷矿用沙坝矿区401个微震事件的震源定位和近震震级公式的重新标定。结果表明,定位结果可靠,重新标定震级公式得到的震级台站偏差相比于现有公式有明显的减小。此外,采用标定震级公式计算的震级分布观察到了明显的双峰分布现象,表明用沙坝矿的微震数据可能由两种成因的事件构成。实例表明,不同地区的近震震级计算公式必须根据实测数据重新标定,否则将可能丢失一些重要的震级分布特征。

关键词：矿山微震震源定位近震震级虚拟场优化法起算函数

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开采环境再造深孔诱导崩落模型试验研究

岩石力学与工程学报 2009年第11期28卷 2328-2335页

作者：周科平夏明肖雄刘泽洲邓环宇雷涛中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

以新疆喀拉通克铜镍矿为原型,运用地质力学模型试验,深入分析深孔诱导崩落开采过程中人工顶板和上、下盘围岩力学演化规律。试验在自行设计的BLES双向加载岩体开挖模拟试验台上,模拟开采环境再造深孔诱导崩落充填采矿法的8个开采步骤。... 详细信息

以新疆喀拉通克铜镍矿为原型,运用地质力学模型试验,深入分析深孔诱导崩落开采过程中人工顶板和上、下盘围岩力学演化规律。试验在自行设计的BLES双向加载岩体开挖模拟试验台上,模拟开采环境再造深孔诱导崩落充填采矿法的8个开采步骤。试验结果表明:(1)在开挖1#,2#凿岩硐室以及切割拉底时,上、下盘围岩应力和位移都呈缓慢增加的趋势,而人工顶板中部应力值逐渐减小,处于受拉状态。开挖V型堑沟、诱导崩落矿体时,上盘围岩和下盘围岩应力值随开挖步骤急剧增加。上、下盘围岩底部和人工顶板的左端应力值分别达到初始应力的2.2,2.14和2.53倍,应力集中现象明显。(2)开挖完成后,人工顶板和上、下盘围岩最大沉降量分别为8.6,6.5和2.8 cm,满足矿山安全要求。上盘围岩的变形明显大于下盘围岩的变形,且有整体移动现象。(3)构筑9 m厚的人工顶板,在整个试验过程中未出现破裂等破坏现象,实现采矿环境再造,同时确保试验采场的稳定性和安全性。

关键词：采矿工程模型试验开采环境再造诱导崩落

三轴SHPB加载下砂岩力学特性及破坏模式试验研究

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振动与冲击 2012年第8期31卷 29-32页

作者：宫凤强李夕兵刘希灵中南大学资源与安全工程学院长沙410083 深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室长沙410083

利用改造的三轴SHPB动静组合加载实验装置,对均质砂岩进行不同围压与不同应变率下三轴冲击压缩试验,作为对比利用RMT-150C试验机也进行了部分准静态下三轴压缩实验。根据实验结果,分析围压对砂岩动态冲击性能的影响,并讨论冲击过程中岩... 详细信息

利用改造的三轴SHPB动静组合加载实验装置,对均质砂岩进行不同围压与不同应变率下三轴冲击压缩试验,作为对比利用RMT-150C试验机也进行了部分准静态下三轴压缩实验。根据实验结果,分析围压对砂岩动态冲击性能的影响,并讨论冲击过程中岩石的破坏模式。研究结果表明,在围压一定情况下,岩石的动态压缩强度随应变率的提高而提高;在应变率相同情况下,岩石的动态压缩强度与弹性模量会随着围压的增大而增大。岩石发生破坏的临界入射能,随着围压的增大而增大。岩石单位体积吸收能与应变率之间呈线性递增关系,且递增的程度随围压的增加而增加。三轴冲击加载下,应变率较低时岩石内部形成压剪破裂面但整体不失稳,应变率很大时岩石破碎形成锥形块体形式。

关键词：三轴SHPB 应变率岩石动态压缩强度围压破坏模式

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高温后砂岩静、动态力学特性研究与比较

岩石力学与工程学报 2012年第2期31卷 273-279页

作者：尹土兵李夕兵殷志强周子龙刘希灵中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

通过在SHT4206电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统上对高温作用后砂岩分别进行静、动载荷加载试验,系统地分析比较了热作用后砂岩在静、动载荷加载下的破坏模式、峰值强度和峰值应变的差异,并从微观角度探讨温度对... 详细信息

通过在SHT4206电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统上对高温作用后砂岩分别进行静、动载荷加载试验,系统地分析比较了热作用后砂岩在静、动载荷加载下的破坏模式、峰值强度和峰值应变的差异,并从微观角度探讨温度对岩石力学性质的影响。研究结果表明:(1)高温后砂岩的动态力学特性与静态力学特性相比变化显著,随着温度的升高,静载荷时岩石破坏模式表现为劈裂破坏并伴随着脆性断裂,而动载荷作用时岩石破坏模式表现拉伸破坏;(2)静、动载荷作用下的峰值强度随着温度的升高而明显降低,且基本呈线性关系,静载荷作用下,平均峰值强度从126.37 MPa降到64.76 MPa,降低幅度为48.8%,动载荷作用时,平均峰值强度从176.3 MPa降到83.1 MPa,降低幅度达到了52.9%;(3)静、动载荷作用下的峰值应变都随温度的升高而增大。温度引起的热应力和微结构的变化导致砂岩力学性质发生改变,以及不同加载方式引起试样内部孔隙扩展和微裂纹的生成方式不同,导致其抵抗外力变形的能力存在差异。

关键词：岩石力学静载荷动载荷高温破坏模式峰值强度峰值应变

基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性判据

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岩石力学与工程学报 2018年第9期37卷 1993-2014页

作者：宫凤强闫景一李夕兵中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

在考虑岩石加载全过程中能耗特性的基础上,提出一种基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性新判据。选用14种岩石(包括6种花岗岩、2种大理岩、4种砂岩、1种板岩、1种灰岩)进行不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验,利用图形... 详细信息

在考虑岩石加载全过程中能耗特性的基础上,提出一种基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性新判据。选用14种岩石(包括6种花岗岩、2种大理岩、4种砂岩、1种板岩、1种灰岩)进行不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验,利用图形积分方式获得岩石试样在不同卸载点处的总输入能密度、弹性能密度、耗散能密度值,分别考察弹性能密度、耗散能密度和总输入能密度之间的定量关系,得到弹性能密度和总输入能密度之间的线性函数关系,发现储能系数(不同应力水平下弹性能密度和总输入能密度的比值)为定值的线性储能规律。在此基础上,提出一种计算岩石材料在峰值强度时储存在岩石内部弹性能的方法,改进了峰值能量冲击性指数的计算公式,进而建立一种基于剩余弹性能指数(峰前弹性能密度和峰后破坏能密度的差值)的岩爆倾向性判据。依据岩石试验破坏情况,提出基于定性指标和定量指标的室内岩石材料岩爆等级划分标准。研究结果表明,依据岩爆倾向性新判据所得判别结果和岩石材料实际岩爆倾向性等级比较一致,为从岩石材料全加载过程中能耗特性方面分析岩爆倾向性提供了一种新方法。

关键词：岩石力学岩爆倾向性判据峰值能量冲击性指数一次加卸载试验线性储能规律剩余弹性能指数

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用Fisher判别法确定矿井突水水源

中南大学学报（自然科学版） 2009年第4期40卷 1114-1120页

作者：陈红江李夕兵刘爱华彭述权中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

运用Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层的标型组分和涌水点水样的化学成分,针对简单的两类和复杂的多类突(涌)水水源识别,分别建立Fisher的线性判别函数模型和典则判别的函数模型,并对它们进行判别分析,将所建的矿井突(涌)水水源识别... 详细信息

运用Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层的标型组分和涌水点水样的化学成分,针对简单的两类和复杂的多类突(涌)水水源识别,分别建立Fisher的线性判别函数模型和典则判别的函数模型,并对它们进行判别分析,将所建的矿井突(涌)水水源识别的Fisher判别模型应用于华北某矿井予以验证。研究结果表明:该模型利用回代估计法所得到的误判率小,并具有较强的判别能力。运用该模型进行判别分析,简易方便,分类效率高,对研究矿井突(涌)水水源的快速、有效判别意义明显;该模型适用性强,有广阔的应用前景。

关键词：矿井突水突(涌)水水源判别水化学方法 Fisher判别分析

基于离散小波变换的岩石SHPB测试信号去噪

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爆炸与冲击 2009年第1期29卷 67-72页

作者：刘希灵李夕兵洪亮宫凤强叶洲元中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

运用离散小波阈值去噪原理对SHPB测试信号进行了处理,针对SHPB测试信号持时短、突变快等特性,并根据各小波基对信号的重构均方根误差,选择Symlets小波系中的小波基Sym5为适合SHPB测试信号小波分析的最佳小波基,并运用无偏估计程序SURE... 详细信息

运用离散小波阈值去噪原理对SHPB测试信号进行了处理,针对SHPB测试信号持时短、突变快等特性,并根据各小波基对信号的重构均方根误差,选择Symlets小波系中的小波基Sym5为适合SHPB测试信号小波分析的最佳小波基,并运用无偏估计程序SURE确定了各分解层的阈值。比较了小波阈值去噪与动态应变仪中常规低通滤波器去噪的信噪比和均方根误差,研究结果表明,相对于常规低通滤波器的去噪处理,离散小波变换不仅有良好的去噪效果,而且能得到更精确的重构信号,可以取代动态应变仪中的低通滤波器对SHPB测试信号进行去噪处理。

关键词：固体力学离散小波变换小波阈值去噪岩石SHPB试验高频噪声低通滤波器去噪

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开采环境再造人工顶板锚索支护设计

中南大学学报（自然科学版） 2008年第6期39卷 1119-1124页

作者：周科平朱和玲肖雄陈庆发中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 湖南省深部金属矿产开发与灾害控制重点实验室湖南长沙410083

针对新疆喀拉通克铜镍矿高价值软破矿体的特点和试验开采环境再造连续采矿方法,并以顶板沉降量和塑性区范围为判据,运用FLAC3D软件对人工顶板预应力锚索支护进行模拟分析。设计3种锚网支护方案分别为:方案1,网度为4m×6m;方案2,网度为6m... 详细信息

针对新疆喀拉通克铜镍矿高价值软破矿体的特点和试验开采环境再造连续采矿方法,并以顶板沉降量和塑性区范围为判据,运用FLAC3D软件对人工顶板预应力锚索支护进行模拟分析。设计3种锚网支护方案分别为:方案1,网度为4m×6m;方案2,网度为6m×8m;方案3,网度为8m×10m。通过比较各方案下顶板的沉降量、塑性区范围以及锚索最大轴力变化等参数,筛选出最佳支护方案。研究结果表明:方案1中顶板最大沉降量仅为4.24cm,塑性破坏区延伸高度小于7m,锚索最大轴力为16.59MN,且变化平稳,满足金属矿山安全规程和经济合理的要求,而其他方案结果参数均超出混凝土顶板的稳定性极限,由此得出方案1为最佳设计方案。

关键词：开采环境再造预应力锚索数值模拟支护设计

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采空区危险性评价的综合方法及工程应用

中南大学学报（自然科学版） 2011年第9期42卷 2802-2811页

作者：杜坤李夕兵刘科伟赵晓昕周子龙董陇军中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

针对采空区危险性评价的各因素复杂性和不相容性特点,提出通过物元分析与数值模拟相结合的方式对采空区危险性进行综合评价。选取岩体结构、地质构造、岩石抗压强度、水文因素、工程布置、矿体倾角、高垮比、实际采空区体积、埋藏深度... 详细信息

针对采空区危险性评价的各因素复杂性和不相容性特点,提出通过物元分析与数值模拟相结合的方式对采空区危险性进行综合评价。选取岩体结构、地质构造、岩石抗压强度、水文因素、工程布置、矿体倾角、高垮比、实际采空区体积、埋藏深度、采空区面积、暴露时间、采动扰动情况、相邻采空区情况13个影响因子,引入物元分析理论,构建采空区危险性评价的物元分析模型。以湖南衡阳老鸦巢矿19个采空区为例,首先应用物元可拓方法,构造物元矩阵,根据计算出的关联度对采空区危险性的等级进行可拓识别,进而借鉴数值模拟的方法验证其正确性,定量、可视化研究危险性高的采空区。研究结果表明:数值模拟结果与物元分析结果一致,亦与实际结果相吻合,证明该综合评价方法用于采空区危险性评价是客观的、合理的。

关键词：采空区危险性物元分析法物元可拓集关联度数值模拟