摘要：华北型煤田深部开采过程中受底板灰岩含水层水害威胁程度高,通过合理布设注浆孔向直接威胁煤层安全开采的含水层大量灌注浆液,使强含水层成为弱含水层或隔水层,是解决此类水害问题的主要手段。在微裂隙注浆工程中,浆液–岩体耦合效应对浆液扩散过程影响显著。为此,开展煤层底板裂隙含水层高压注浆过程中浆液–岩体相互作用及浆液扩散机制问题研究,基于黏度时变性宾汉流体浆液扩散运动方程和裂隙开度控制方程,建立了考虑浆液流动与岩体变形耦合作用的裂隙注浆扩散理论模型,分析了浆液压力和裂隙开度在浆液扩散方向上的空间分布特征,揭示了浆液–岩体耦合作用对浆液扩散的影响规律,并利用恒定裂隙开度注浆模型进行了对比分析。结果表明:浆液压力和裂隙开度变化在浆液扩散方向上衰减趋势一致且均具有明显的非线性特征,在裂隙入口区域衰减较快;浆液–岩体耦合作用程度随裂隙开度增加而减小,裂隙开度较小时不考虑浆液–岩体耦合作用将导致注浆压力设计值偏大;随着裂隙开度增加,注浆压力逐渐成为影响浆液扩散距离的主控因素。最后,结合鲁西煤矿下组煤底板灰岩含水层注浆改造工程实例,验证了理论模型的正确性。

摘要：为研究砂岩细观层面的力学响应及破坏特征,本文首先开展室内岩石压缩试验和基于平行黏结模型的PFC2D单轴宏细观参数关联性数值试验;然后采用试错法确定各细观参数对宏观力学指标的影响程度排序,并进行显著因子交互作用分析;最终利用回归分析建立宏细观参数间函数关系;运用控制变量法研究岩样裂纹演化及破坏形式的主要影响因素。研究结果表明:①单轴抗压强度σc与平行黏聚力c、黏结法向强度σc、黏结内摩擦角φ呈非线性关系;②弹性模量E与黏结模量E∗、黏结刚度比k∗呈多项式关系;③泊松比v与k∗、摩擦系数μ呈线性关系;④抗拉强度σt与c、σc呈较好的线性关系;⑤岩样裂纹演化与破坏形式主要受黏结强度比σc/c影响,其与拉伸裂纹数目负相关,与剪切裂纹数目正相关;随σc/c增大,岩样的破坏形式呈拉伸破坏—共轭破坏—剪切破坏的变化特征。室内试验和数值模拟的单轴压缩σ-ε演化规律及破坏形式基本一致。

摘要：提出一种新的多水源判别的H支持向量机模型。推导H支持向量机的理论推广误差公式,发现确保高优先级节点的推广性能是提高H支持向量机性能的有效途径;设计基于SVM最大间隔逐层分类、最小间隔逐层聚类构造H支持向量机的新方法,以各支持向量机节点的分类间隔为分类、聚类指标,通过TopDown,BottomUp两种方式混合构造H支持向量机,即MMH支持向量机。实验效果表明,MMH支持向量机结构简单、泛化能力强,不仅能正确区分各类水源,而且其层次结构能很好地反映各水源的层次关系。判别函数的法向量还可以指示各含水层水质化验指标的权重,为矿井涌水水源识别提供了新的科学方法。

摘要：为了研究陷落柱突水的滞后和突发特性,基于采动前后陷落柱的应力变化规律,通过自行设计的破碎岩体渗流试验系统进行陷落柱的破碎岩体渗透性试验,分析了应力集中状态下轴压对破碎岩体渗流特性的影响规律,阐述了破碎岩体二次破坏后的分维度变化规律及其对渗流的影响,研究了采动影响下陷落柱渗透率和启动压力梯度的变化规律.研究结果表明:在采动影响下,陷落柱经历原岩应力-应力集中-应力释放的变化过程,在此过程中其渗透率先减小后增大,而启动压力梯度先增大后减小;陷落柱突水的滞后性是由于采动影响下破碎岩体的压实作用、二次破坏造成的渗透率减小和颗粒运移形成的渗流衰减等因素共同引起的.

摘要：奥陶系岩溶水是我国华北矿区煤矿安全生产的一大隐患,而带压开采是开采受底板突水威胁的煤层的有效方法之一。为深入分析承压水上煤层底板突水的危险性,自主设计煤层底板承压水水压加载系统,实现采用压力水袋对底板隔水层的承压水作用的物理模拟;分析底板隔水岩层的变形及破坏特征,得到底板隔水层的裂隙产生、发育直至导水通道形成规律。研究结果可为揭示承压水底板突水的力学机制提供参考。

摘要：对响应面方法中两个最为关键的概念———近似函数及试验设计做了简单描述,选择线性函数作为约束条件的近似函数形式,并对位移和应力约束作不同处理,位移约束不含常数项,而应力约束含常数项。提出了一种适合建立一阶形式响应面并使结构分析次数最少的试验设计方法———中心扩展法。求解响应面时在最小二乘法的基础之上作了改进,提出中心点精确响应面法,使拟合的响应面中心点处的响应值精确等于有限元分析值。最后通过数值算例说明改进后的响应面法对于板壳结构优化的可行性和优越性。

摘要：为研究干湿循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,利用φ50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对红砂岩试样进行动态巴西圆盘试验。结果表明:干湿循环对红砂岩动静态抗拉强度有明显的劣化作用,动静态抗拉强度随干湿循环次数的增加逐渐降低;在不同加载速率条件下,经历不同干湿循环次数后的红砂岩试样均存在一个临界加载速率bσ&;当加载速率小于bσ&时,红砂岩动态拉伸强度随加载速率的增加而提高,当加载速率超过bσ&时,红砂岩动态拉伸强度基本保持不变;加载速率相同时,红砂岩动态拉伸强度随干湿循环次数的增加而逐渐下降,下降速度先快后慢。不同干湿循环次数后红砂岩破碎块度分形特征明显,分形维数为2.46~2.81,分形维数与加载速率呈对数增长关系。综合考虑干湿循环次数与加载速率的共同影响,给出了红砂岩动态拉伸强度的计算公式,可为岩土工程相关设计参数提供理论依据。

摘要：为研究不同水氮配比对甘草生长的影响,以乌拉尔甘草为研究对象,采用裂区试验设计,以4种灌水量为主区,4个氮肥水平为副区,研究水、氮因子及其组合对甘草净光合速率、叶绿素荧光参数、叶绿素SPAD值、地上部干物质积累量,水分利用效率及叶片类黄酮含量的影响。结果表明:灌溉对净光合速率、最大荧光、最大光化学效率、叶绿素SPAD值、地上部干物质积累量、水分利用效率及类黄酮含量影响极显著;施用氮肥对净光合速率、最大荧光、最大光化学效率、叶绿素SPAD值和类黄酮含量影响极显著,对初始荧光、地上部干物质积累量和水分利用效率影响显著;水氮交互作用对净光合速率影响极显著,对叶绿素SPAD值和水分利用效率影响显著。相比于W_(1)N_(1)(灌溉定额750 m^(3)·hm^(-2),不施氮),W_(4)N_(3)(灌溉定额3 000 m^(3)·hm^(-2),氮肥施量140 kg·hm^(-2))的净光合速率、最大荧光、最大光化学效率、叶绿素SPAD值、地上部干物质积累量和类黄酮含量分别提高了18.1%、29.9%、26.4%、17.7%、24.8%和32.1%,初始荧光降低了6.7%,表明灌溉定额3 000 m^(3)·hm^(-2),施氮量140 kg·hm^(-2)的处理有利于提高甘草的光合效率,增加叶绿素含量及干物质积累量,提高叶片类黄酮含量。相关性分析表明,净光合速率、最大荧光、最大光化学效率和叶绿素SPAD值均与甘草地上部干物质积累量及叶片类黄酮含量呈极显著正相关,与水分利用效率呈极显著负相关。

摘要：采动覆岩裂隙分布演化是防治顶板水害、实现煤矿地下水资源保护的基础,其数值结果准确性的关键在于采动覆岩连续-离散转化及其耦合力学响应特征。在纯拉、纯剪断裂模式下引入弹塑性损伤力学,结合Benzeggagh-Kenane断裂准则,得到准脆性岩石在拉、剪复杂应力下的混合型韧性断裂(MD)本构方程;构建离散块体接触状态判据,结合直剪实验数据与Sargin剪切摩擦关系,导出适用于多种法向应力下的粗糙结构面压缩-剪切摩擦(SF)本构方程。在此基础上,编制有限元V离散元(FDEM)数值计算程序,实现采动覆岩“连续”-“离散”介质转化过程。在数值计算中,分别将摩擦和断裂属性赋予结构面(接触对)、零厚度黏聚力单元,通过共享节点力的方式实现岩石断裂-摩擦耦合。采用断裂力学实验和直剪试验识别材料参数并验证MD-SF本构方程的合理性。在此基础上,模拟研究双系煤层采动导水裂隙随工作面推进的演化规律。结果表明:(1) MD-SF本构方程组及相应的FDEM数值计算方法,可实现岩体从连续介质到离散介质的转化过程,较好反映准脆性岩石混合型韧性断裂及粗糙结构面的剪切摩擦响应;(2)模拟条件下,岩层与煤层间距越小,导水裂隙总宽度随大,且开采过程中裂隙总宽度是覆岩运动稳定后的2.26~7.11倍,表明采动过程中更容易出现水害;(3)高岭土砂岩显著的韧性破坏特征能有效控制其内导水裂隙高度,但在双系煤层重复开采扰动下,覆岩裂高比为20.8,远超经验公式所得结果。采动覆岩导水裂隙高度成果在大同矿区得到应用和检验,为进一步开展采动覆岩运动、水体下安全采煤、保水采煤设计等提供理论支撑。

摘要：针对龙固煤矿复杂的地质条件,通过整理现有物探及钻探资料,对该矿东三采区水文地质概况进行统计分析,确定延伸巷在掘进过程中探水钻孔布置方式及深度,在巷道掘进过程中加强底板富水性探测并制定防治水方案,同时结合相对隔水层分布,并基于底板富水性的分布规律及岩石力学特性的研究基础上,确定巷道底板注浆改造层位及改造厚度。