摘要：为了研究裂隙构型属性对层状复合岩石的力学行为、破坏模式及裂纹扩展规律的影响,以预制含共面双裂隙复合岩样为研究对象,通过室内单轴压缩试验与数字图像采集模块,分析在不同裂隙长度、倾角下岩样的力学特性和破坏特征。结果表明:(1)岩样峰值应力和弹性模量随着裂隙倾角增加上升,随裂隙长度增加而下降;劣化系数k随裂隙倾角的增加而减小,随裂隙长度的增加而增大。(2)破坏模式受裂隙倾角和两种岩石材质的影响,破碎程度主要由裂隙长度决定。(3)岩桥的贯通模式受裂隙倾角和结构面的控制,4种贯通模式中,随裂隙倾角增大,贯通趋势增强,但裂隙倾角达90°时不再贯通,且结构面会抑制岩桥的贯通。(4)裂纹扩展受裂隙长度影响,当裂隙长度小于12mm时,裂纹首先出现在岩样的右半部分,而弹性阶段产生的裂纹主要出现在岩样的左半部分,当裂隙长度大于12mm时,裂纹均匀布满岩样表面。该研究成果对实际工程建造和设计具有一定的指导意义。

摘要：为了研究铰接隧洞抗错断设计参数作用机制,通过开展小尺度物理模型试验,系统、深入地研究衬砌厚度、衬砌节段长度、隧洞直径、隧洞与断层带交角和隧洞断面型式等铰接设计参数对跨断层铰接隧洞结构变形破坏机制的影响。为了保证数值模型能够揭示合理的预测结果,将物理模型试验结果与数值分析结果进行比较,验证数值模拟的正确性。通过数值模拟研究断层带宽度、变形缝宽度、柔性连接材料刚度等铰接设计参数对铰接隧洞衬砌内力响应的影响。研究结果如下:(1)断层作用下的铰接隧洞呈现“S”形,隧洞破坏多表现为衬砌节段间铰接结构破坏,节段间发生大角度转动和错台,少数情况下衬砌节段发生压剪破坏。(2)铰接隧洞衬砌变形主要集中在断层带内。在两盘与断层带交界处,活动盘范围衬砌左边墙处于受拉状态,右边墙呈现受压趋势;固定盘范围衬砌左边墙处于受压状态,右边墙处于受拉状态。(3)断层带范围的衬砌内力呈现锯齿状变化,衬砌内力在变形缝处有明显的跌落。衬砌处于反向对称受弯的状态,最大弯矩出现在两盘与断层带交界部位;最大剪力出现在断层带中央部位。(4)在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,增加衬砌厚度、减小衬砌节段长度、减小隧洞直径,可以有效提高铰接隧洞的抗错断性能。圆形断面相较于马蹄形断面可提升铰接隧洞的抗断能力,隧洞穿越断层带的最佳夹角为90°。较宽的断层破碎带和在合理范围内采用宽度较小的变形缝和刚度较小的柔性连接材料,使得穿越走滑断层铰接隧洞更加安全。

摘要：爆破产生的爆堆大块率问题一直以来都影响着矿山的生产效益.利用机器学习机制中集成学习思想实现大块率预测.以满洲里乌山铜矿实际采集的36组实测数据为例,整理形成10种特征数据.通过给定参数循环训练调优,再用交叉验证网格搜索的方法进行模型二次调优,并对比调优实现后模型与随机森林法、XGBoost模型、LightGBM模型和CatBoost模型进行效果对比.结果表明,经过两轮调优后的CatBoost模型预测效果明显高于其他几种模型,R~2准确度可达98.83%,证明了两轮调优后CatBoost模型具有较高的预测水平,验证了该方法在大块率预测研究中的可行性,为爆破参数设计和大块率优化分析提供了可靠的参考.

摘要：煤炭地下气化(UCG)过程的能量回收评价对整个煤炭地下气化过程的有效控制具有十分重要的意义。评价内容包括对气化耗煤量、煤气产率及速率、气化产物热值及气化效率等煤炭地下气化成效评价所需关键参数的设计、监测、计算和解析。通过对选定煤样进行UCG模拟试验,研究了不同链接孔方法和操作参数所产生的影响,建立了基于化学计量理论的能量回收评价方法,并定义了能量回收率。试验结果表明,链接孔模型所产生的生成气平均热值高达10.26 MJ/m^(3)(V形通道)和11.11 MJ/m^(3)(L形通道);而同轴孔模型试验结果分别为7.38和4.70 MJ/m^(3);气化后链接孔模型试验的空腔体积约为同轴孔模型试验的2倍;研究结果表明,气化通道类型和气化剂流量会影响煤炭消耗量和生成气热值;链接孔气化通道类型对气化区后续气化燃烧的氧化表面和破坏裂隙的发育有很大影响;本研究提出的基于化学计量法的气体能量回收评价方法简单可靠,计算结果与实际测试值的误差在10%以内,可有效评估气化过程中的气化煤量、煤气产量及热值等。

摘要：为实现无煤柱自成巷开采条件下短臂梁顶板结构安全稳定,研究短臂梁顶板结构平衡机制及其动态演化机制,明确锚索的补偿支护作用机制,利用Hoek-Brown强度准则和塑性力学中的上限分析方法分析锚索支护作用下短臂梁顶板围岩的冒落破坏机制,推导短臂梁顶板在摩擦垮落、动压影响、成巷稳定3个阶段的锚索补偿支护力计算公式,形成无煤柱自成巷短臂梁顶板补偿支护力设计方法。在此基础上,建立敏感性分析指标,分析不同参数对锚索补偿支护力的影响程度。研究表明:围岩应力、切缝参数、巷道宽度是锚索补偿支护力的主控因素,其中围岩应力为最敏感指标,据此提出短臂梁顶板稳定性控制相关工程建议。研究成果在新泰煤矿N00工法5101工作面运输巷进行了应用,现场应用效果良好。

摘要：以滇中引水香炉山隧洞为背景工程,通过小尺度物理模型试验,对断层错动模拟过程中的隧洞上覆围岩破裂形态、衬砌破坏形态和裂纹发展、应变分布特征等关键响应特征开展试验分析,深入地研究了走滑断层错动影响下跨活断层铰接隧洞的破坏形式及破坏机制。在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,详细研究了衬砌节段长度、衬砌厚度、隧洞直径、隧洞轴线与断层带夹角、隧洞断面形式,衬砌材料力学特性等因素对铰接设计隧洞抗断性能的影响。研究结果表明:(1)当跨活断层隧洞不采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞破坏模式为剪切和弯曲组合破坏,衬砌破坏程度严重,存在剥离脱落现象。隧洞截面呈现椭圆化变形,整体坍塌趋势明显;在当前试验中,无铰接隧洞破坏范围达4W_(f)(W_(f)为断层带的宽度)。(2)当跨活断层隧洞采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞整体变形呈现S形,衬砌结构破坏形式为节段间的转动和错台,衬砌节段相对完整,破坏程度较轻;当前试验中,铰接隧洞破坏范围为2.14W_(f),相较于无铰接隧洞减少48%,表明铰接设计可改变活断层错断作用下隧洞的变形破坏模式,并减小隧洞结构的损伤范围。(3)铰接设计条件下,隧洞衬砌结构应变峰值主要分布在断层带内,隧洞易发生屈服破坏;与无铰接隧洞相比,铰接隧洞左右边墙纵向最大拉应变减少了56%,纵向最大压应变减少了68%,进一步表明铰接设计可以有效提高隧洞的抗错断性能。(4)在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,研究表明增加衬砌厚度、增加衬砌混凝土强度等级、减小节段长度、减小隧洞直径均可提高铰接隧洞的抗错断性能,隧洞穿越断层带的最佳角度为正交,圆形断面相较于三心圆断面可提升铰接隧洞的抗断能力。综上所述,研究成果可以为跨活断裂隧洞工程抗错断措施提供必要的理论参考和技术支持。

摘要：在以往对跨活断裂隧道变形破坏机制研究中,往往分别单独研究蠕滑错断与强震两种效应,忽略了在强震区两种效应往往同时对隧道具有威胁的可能性。基于此,讨论了蠕滑错断-强震时序作用对强震区隧道的影响。在室内试验数据的基础上,考虑相对错动条件下岩石-衬砌接触面、隧道混凝土衬砌材料的非线性弱化特征,研究隧道在先后发生活断裂错断与强震作用下的变形响应与破坏特征。引入了“柔性铰接”设计概念作为隧道的针对性工程措施,并验证了铰接设计的效果。开展了详细的参数研究,讨论了铰接设计中一些重要设计参数的影响。研究结果表明:(1)仅受到断层作用时,隧道的影响与破坏仅限于断层带部分,而隧道的其他部分基本保持相对完好;(2)隧道衬砌在蠕滑错断-强震时序作用下,隧道衬砌出现了明显的椭圆形变形和顶板沉降,导致隧道衬砌沿起拱线也出现明显的破坏现象。具有初始错断损伤的隧道在地震作用下会遭受更严重的破坏,破坏程度随初始错断距离的增加而增加;(3)铰接设计可以在时序组合作用下减少相对变形并提高隧道的安全程度,但铰接设计带来的安全程度的提高仅限于设防范围内;(4)建议设防长度的最佳范围为略大于断层宽度即可,节段长度越小,对改善隧道安全裕度越有利,而增加错断缝宽度几乎并不能提高隧道在蠕滑错断-强震时序组合下的表现。研究成果作为初步探索,可为进一步提高我国西部强震区地下工程的抗震抗错断能力提供一定的参考。

摘要：边坡岩块体从稳定状态变为不稳定状态的过程中,其动力学指标会发生显著变化,因此,引入合适的动力学指标是实现危岩体精准识别的关键。引入时域、频域以及能量等6种动力学指标,采用PSO-SVM算法开展危岩体识别方法实验与工程应用研究。实验结果表明,相比较于时域动力学指标与时频域双动力学指标的危岩体识别模型,基于多层次动力学指标的危岩体识别模型的预测效果最好,其均方误差MSE=0.004772,相关系数平方R~2=0.984865。因此,应用时域、频域与能量的多层次动力学指标的危岩体识别方法,可实现危岩体的准确定量分析。数据分析得出,6种动力学指标的识别敏感性重要性排序依次为均方频率>裕度指标>第一频带相对能量>重心频率>冲击能量>脉冲指标。研究为工程现场更好开展危岩体的勘察识别工作提供相对丰富的敏感性动力学监测指标,进而有助于建立一套基于大数据分析的危岩体识别方法,从而满足高山峡谷地区崩塌灾害防灾减灾工作的现实需求。

摘要：采用离散单元法(DEM)模拟不同重力场下的承载特性试验,分析高、低重力场对月基承载特性和月基破坏模式的影响。研究结果表明:当重力场小于1g时,随重力场增大,月基中受扰动范围和应力增大;当重力场大于1g时,随重力场增大,月基中初始应力增大,但受扰动范围减小,表现出承载力和地基弹性模量随重力场增加呈现非线性增长趋势,即归一化承载力系数(q_(u)^(n_(g))/q_(u)^(1g))和月基弹性模量系数(E_(0)^(n_(g))/E_(0)^(1g))与重力场系数n_(g)关系可采用以1g为界的“二折线”进行拟合;承载质量归一化系数则随重力场系数增大而减小,即低重力环境下月基承载质量更大;采用离心机模拟高重力环境来预测低重力环境下月基承载力特性不能正确反映低重力场时月基内受扰动范围的演化规律,将使月基的承载特性偏大。

摘要：为研究不同围压下裂隙位置对层状复合岩石力学特性的影响,采用颗粒流软件PFC^(2D)建立含预制单裂隙的复合岩样数值模型,对复合岩样的应力应变、体积变化,及相关应力阈值进行分析。结果表明:(1)随着围压的增加,岩样破坏特征的影响因素是以裂隙的位置为主导转变为以围压为主导;(2)当围压不变时,随着裂隙位置在软岩中、结合面处、硬岩中的改变,岩样产生扩容形变历时明显延长,变形量显著增加,剪胀性强度减弱;(3)随着围压增加,复合岩样的强度增大,但裂隙的存在会明显削弱复合岩样的强度,其中裂隙在硬岩中时削弱程度最小;(4)裂隙在软岩中、结合面处与硬岩中,岩样的应力阈值依次递增,随着围压的增大,裂隙位置对起裂应力变化规律的影响占主导,但对损伤应力与峰值应力变化规律影响减弱。研究成果对实际工程建造和设计具有一定的指导性意义。