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煤层冲击地压的扩容理论

岩石力学与工程学报 2002年第A02期21卷 2301-2303页

作者：潘立友蒋宇静李兴伟杜广纯山东科技大学资源与环境学院泰安271019 长崎大学土木工程系

以冲击媒体破裂与失稳过程的试验、数值模拟计算研究为基础,将煤体的破裂变形分为三个阶段:弹性阶段、非线性阶段与突变阶段。用三个特征量描述了煤体扩容变化的过程:体积压缩、稳定扩容及扩容突变。建立了冲击地压的扩容模型,扩容理论... 详细信息

以冲击媒体破裂与失稳过程的试验、数值模拟计算研究为基础,将煤体的破裂变形分为三个阶段:弹性阶段、非线性阶段与突变阶段。用三个特征量描述了煤体扩容变化的过程:体积压缩、稳定扩容及扩容突变。建立了冲击地压的扩容模型,扩容理论解释了冲击地压前兆信息的稳定性与突变性,是冲击地压前兆信息识别的理论基础。

关键词：矿业工程冲击地压孕育过程扩容突变前兆信息

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不同卸围压速率下煤样卸荷破坏能量演化特征

岩土力学 2019年第7期40卷 2645-2652页

作者：马德鹏周岩刘传孝商岩冬山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018 山东科技大学资源与土木工程系山东泰安266590

岩体破坏实际上是在能量驱动下的一种状态失稳现象,其变形破坏过程中的能量演化规律能够反映岩体变形破坏的本质特征。为探求煤样破坏过程中能量的演化规律,对其进行了常规三轴及不同卸围压速率的三轴卸围压试验。试验结果表明:不同试... 详细信息

岩体破坏实际上是在能量驱动下的一种状态失稳现象,其变形破坏过程中的能量演化规律能够反映岩体变形破坏的本质特征。为探求煤样破坏过程中能量的演化规律,对其进行了常规三轴及不同卸围压速率的三轴卸围压试验。试验结果表明:不同试验路径下,煤样在峰值应力前以能量的存储及耗散为主,在峰值应力后以能量的释放及耗散为主;煤样在较高的卸围压速率下,卸荷段经历时间较短,内部裂纹扩展及环向变形不充分,耗散能和克服围压做功耗能都较小,大量的能量在破裂时释放出来,破裂更加剧烈;同时,卸围压速率越快,煤样在破裂前后损伤量增加速率越快,损伤曲线急剧增高,因此,高应力煤岩体在开挖卸荷时,在岩体开挖施工速度较快时,极易引起大量积聚能量的突然释放,造成严重的灾害。

关键词：卸围压能量耗散损伤破坏煤样速率

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预应力锚索锚固段界面滑移的细观力学分析

岩石力学与工程学报 2009年第10期28卷 1976-1985页

作者：尤春安战玉宝山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510 山东科技大学资源与土木工程系山东泰安271019

在预应力锚索锚固段界面力学特性试验的基础上,研究锚固体界面在荷载作用下的变形规律及失效条件。试验结果表明,锚固力的大小与锚固长度有关,但不是成比例关系;当锚固长度达一定值时,再进一步增加锚固长度,锚固力的增大是非常有限的;... 详细信息

在预应力锚索锚固段界面力学特性试验的基础上,研究锚固体界面在荷载作用下的变形规律及失效条件。试验结果表明,锚固力的大小与锚固长度有关,但不是成比例关系;当锚固长度达一定值时,再进一步增加锚固长度,锚固力的增大是非常有限的;在保证砂浆具有一定强度的条件下,含砂量越高的锚固体,其锚固力越大。从细观层面上对预应力锚索锚固段从弹性变形到塑性滑移以至脱黏失效的过程进行研究,结果表明,锚固体界面层是具有一定厚度并具有特殊力学性质的材料,其力学性质不仅与岩土体的性质有关,而且与灌浆体的材料组构密切相关;降低灌浆材料的水灰比,加入减水剂和其他外加剂对提高界面层的强度性能有着重要的意义;可将锚固体界面上的变形分为弹性变形、塑性滑移变形和脱黏变形3个阶段。由于锚固体界面层的剪胀效应,在滑移段中,越靠近荷载的近端,锚固体所受的剪应力越大;在整个锚固体中,主要的受力部分是塑性滑移区,而弹性区和脱黏区的受力都较小。

关键词：采矿工程预应力锚索锚固段界面细观力学

软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护原理及实践

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岩土力学 2015年第4期36卷 1119-1126页

作者：贾宏俊王辉山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学资源与土木工程系山东泰安271000

深部软岩巷道承受高地应力作用,导致围岩产生流变大变形是影响其安全稳定的重要因素。以阳煤一矿西大巷工程为例,分析软弱围岩变形破坏机制;建立能够反映工程地质状况及初始设计方案的有限元模型,以现场监测变形数据和钻孔窥视围岩变形... 详细信息

深部软岩巷道承受高地应力作用,导致围岩产生流变大变形是影响其安全稳定的重要因素。以阳煤一矿西大巷工程为例,分析软弱围岩变形破坏机制;建立能够反映工程地质状况及初始设计方案的有限元模型,以现场监测变形数据和钻孔窥视围岩变形破坏深度为基础,反演获取围岩力学参数和蠕变参数。提出适合软弱流变岩体的可缓冲渐变式双强壳体支护方法,即根据围岩破坏情况进行分层注浆加固,并在最外部架设可缩性U型钢支架,形成可变形缓冲层。建立新型支护方案的有限元模型,利用围岩反演参数预测围岩变形情况,并通过与现场监测数据对比分析,验证了所提支护方案的有效性。

关键词：深部软岩巷道变形破坏机制数值模拟新型支护方案

基于GWO-Elman神经网络的底板突水预测

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2455-2463页

作者：施龙青张荣遨徐东晶李越邱梅高卫富山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 山东科技大学资源与土木工程系山东泰安271000

我国是世界最大的煤炭生产国和消费国,特别是在我国的华北地区,煤炭储量非常丰富,但由于华北地区的水文地质条件复杂,煤炭实际生产过程中事故频发,特别是煤层底板突水事故,一旦发生往往会造成较为严重的人员伤亡和财产损失。因此煤层底... 详细信息

我国是世界最大的煤炭生产国和消费国,特别是在我国的华北地区,煤炭储量非常丰富,但由于华北地区的水文地质条件复杂,煤炭实际生产过程中事故频发,特别是煤层底板突水事故,一旦发生往往会造成较为严重的人员伤亡和财产损失。因此煤层底板突水预测已经成为煤矿安全生产领域研究的重点。山东巨野煤田红旗煤矿是典型的华北型煤田,其主要可采煤层3煤层平均厚度5.48 m,实际生产过程中受底板突水威胁严重,在矿井的建设及生产过程中多次出现底板突水。为了对3煤层进行底板突水预测,在分析收集红旗煤矿相关矿井水文地质资料的基础上,选取断裂分维值、取心率、隔水层厚度、单位涌水量、渗透系数、底板含水层总厚度、承压含水层水压共7个因素,作为进行底板突水预测的主要影响因素;以现场实际数据为输入样本,通过灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)得到Elman神经网络优化的最佳权重和阈值,分别为18.7482和0.014435,之后建立相应的GWO-Elman神经网络底板突水预测模型;在此基础上通过测试样本输入模型验证,结果准确率达到100%,再用熵值法确定权重的脆弱性指数法进行对比,证明神经网络模型准确度更高,可以用于工程实际。最后,利用所建立的神经网络模型对2个未开采工作面进行了底板突水预测,将预测结果指导矿井实际安全生产。

关键词：底板突水灰狼优化算法 Elman神经网络熵值法华北型煤田

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土层锚固体应力传递机制

岩土力学 2018年第1期39卷 85-92,102页

作者：尤志嘉付厚利尤春安张军邵辉毕冬宾时健山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 临沂大学土木工程与建筑学院山东临沂276000 山东科技大学资源与土木工程系山东泰安271019

基于锚固体轴对称受力特征开发了一种土层锚固界面试验装置,结合二维数字散斑相关方法,获得随着荷载加大锚固体周边土体的位移场及应变场变化规律。试验结果表明,锚固体的位移带动周边土体变形主要出现在靠近锚固体的一小薄层范围内,其... 详细信息

基于锚固体轴对称受力特征开发了一种土层锚固界面试验装置,结合二维数字散斑相关方法,获得随着荷载加大锚固体周边土体的位移场及应变场变化规律。试验结果表明,锚固体的位移带动周边土体变形主要出现在靠近锚固体的一小薄层范围内,其变形具有范围稳定、连续、线性和剪胀等特征。采用与Coulomb屈服条件相关联的流动法则建立锚固体界面层的本构关系,并推导出了锚固体在拉拔荷载条件下的轴力和剪应力分布的表达式。分析结果表明,锚固体上的剪应力分布的均匀程度与土层密实度密切相关,土层的密实度越低,其抗力系数、内摩擦角越小,则锚固体上的剪应力分布越均匀,而抗力系数和内摩擦角较大的土层,其剪应力分布特征与岩石锚固体的理论及实测成果相似。

关键词：土层锚固体界面层应力传递本构关系抗力系数

倾斜应力作用下垂直于功能梯度材料夹层的币型裂纹扩展问题

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工程力学 2005年第6期22卷 41-45,51页

作者：肖洪天岳中琦陈英儒山东科技大学资源与环境工程学院泰安271019 香港大学土木工程系

分析了功能梯度材料中币型裂纹扩展问题。该裂纹体受有与裂纹面成任意角度的张应力或压应力,裂纹垂直于无限域中功能梯度材料夹层。假定非均匀介质的功能梯度材料夹层与两个半无限域完全结合,其弹性模量沿厚度方向变化。利用已发表的裂... 详细信息

分析了功能梯度材料中币型裂纹扩展问题。该裂纹体受有与裂纹面成任意角度的张应力或压应力,裂纹垂直于无限域中功能梯度材料夹层。假定非均匀介质的功能梯度材料夹层与两个半无限域完全结合,其弹性模量沿厚度方向变化。利用已发表的裂纹应力强度因子数据和线弹性断裂力学的叠加原理,将应力强度因子耦合于最小应变能密度因子断裂判据,讨论了裂纹扩展的临界荷载;并讨论了荷载方向和材料性质对临界荷载的影响。

关键词：功能梯度材料币型裂纹倾斜张应力和压应力裂纹扩展应变能密度因子

基于Python的ABAQUS二次开发及其在浅埋偏压隧道分析中的应用

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现代隧道技术 2015年第2期52卷 160-165页

作者：王辉李廷春王清标战玉宝山东科技大学资源与土木工程系泰安271019 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室青岛266510

为了提高大型有限元软件ABAQUS分析浅埋偏压隧道的效率,文章基于Python语言对ABAQUS前后处理进行二次开发,提出了程序开发的思路及一般步骤。基于此,研究了一种参数化计算程序,用于模拟不同的偏压角和埋深对浅埋偏压隧道稳定性的影响。... 详细信息

为了提高大型有限元软件ABAQUS分析浅埋偏压隧道的效率,文章基于Python语言对ABAQUS前后处理进行二次开发,提出了程序开发的思路及一般步骤。基于此,研究了一种参数化计算程序,用于模拟不同的偏压角和埋深对浅埋偏压隧道稳定性的影响。后处理方面,实现了用户自定义的计算结果输出。应用开发的程序分析了偏压角在1°~40°及埋深在20~30 m情况下围岩、衬砌的变形受力规律。结果表明,所开发的程序能有效解决ABAQUS研究浅埋偏压隧道时前后处理中的重复性工作,提高了分析问题的效率。同时为基于Python的二次开发在其它领域中的应用提供了指导和借鉴。

关键词：浅埋偏压隧道 Python语言二次开发

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软岩大变形巷道刚柔结合支护方法研究

中国安全生产科学技术 2015年第10期11卷 11-16页

作者：贾宏俊王辉山东科技大学资源与土木工程系山东泰安271000

深部软岩地下工程围岩稳定性差且具有长期流变效应,由于支护不利导致围岩产生大变形破坏问题趋于突出。针对以上问题,以某深部软岩巷道工程建设为例,采用现场监测、数值模拟等方法,分析围岩长期变形趋势及破坏机理;针对围岩破坏特征,提... 详细信息

深部软岩地下工程围岩稳定性差且具有长期流变效应,由于支护不利导致围岩产生大变形破坏问题趋于突出。针对以上问题,以某深部软岩巷道工程建设为例,采用现场监测、数值模拟等方法,分析围岩长期变形趋势及破坏机理;针对围岩破坏特征,提出"刚柔"结合的软弱大变形巷道围岩新型支护方法:考虑围岩不同深度破坏情况不同,采用不同注浆方法分区域加固,形成"刚性"承载圈,并在巷道最外部设置缓冲层及可缩性U型钢支架,形成柔性加固圈。利用有限元模型对其支护效果进行数值模拟,结合现场监测变形数据分析,验证了新型支护方案的合理性。

关键词：深部软岩巷道支护数值模拟现场监测