摘要：在库区滑坡位移预测预报研究中,库水位响应的滞后性使得传统滑坡位移预测模型难以分析单调增长的阶跃式变形特征,严重影响预测结果。基于此,在考虑库水位时间滞后效应基础上,建立了一套可应用于工程现场的自回归分布滞后位移预测模型,并在金沙江上游某库岸滑坡进行工程应用。工程研究案例得出,库水位上升、地震是该滑坡变形加剧的主要诱发因素,且库水位作用于滑坡变形的滞后天数为8天,新模型计算滑坡累积位移与实际位移相关系数高达0.992 7,均方根误差为14.11 mm。此外,通过计算趋势速率比指标可以为滑坡监测预警提供新的敏感性评价参量。该研究不仅建立了一套具有物理意义的库岸滑坡位移预测模型,实现了滑坡位移的综合分析,而且实现了地震对滑坡位移演化贡献的定量计算,为蓄水期库岸滑坡演化全过程的安全风险管理提供了新的技术支持。

摘要：【目的】为了揭示山西煤系软岩滑坡黏性滑带土的独特力学特性。【方法】以黄河流域山西省境内4例典型煤系软岩滑坡黏性滑带土为研究对象,研究手段包括X射线衍射分析、慢剪试验和自由膨胀率试验。【结果】研究结果表明:1)黏性滑带土黏土矿物主要以蒙脱石、高岭石、伊利石和绿泥石为主,蒙脱石矿物质量分数分别为40.95%(东山某滑坡)、38.30%(临县某滑坡)、34.52%(乡宁某滑坡)、17.65%(泽州某滑坡);2)黏性滑带土的黏聚力和内摩擦角随含水率变化表现出两种模式(负指数和负相关),影响变化规律的蒙脱石矿物含量范围介于17.65%~34.52%;3)黏性滑带土的抗剪强度衰减程度随蒙脱石矿物含量变化呈现出两种相关性(正相关和负相关),影响衰减程度相关性变化的蒙脱石含量临界值为34.52%【.结论】研究成果从矿物成分角度阐述了黏性滑带土抗剪强度衰减规律,揭示了此类滑带土独特的强度属性规律特点。对于进一步揭示黄河流域地区的煤系软岩滑坡致灾机理具有理论意义。

摘要：为解决厚煤层大采高综采工作面切顶留巷矸石帮围岩控制难题,首先利用理论分析建立了不同挡矸支护条件下矸石帮位移变化的力学公式,以此为基础提出矸石帮变形控制双策略,减弱矸石帮变形压力和增强矸石帮的抗变形能力;其次利用现场实验设计两种类别共4组挡矸支护方案,探讨不同支护方案的矸石帮控制效果,验证理论研究成果。结果表明:①增强矸石帮侧顶板支护强度,能减弱矸石帮变形压力;②增架卡兰个数、增加卡兰预紧力、增加卡兰个数、增强U型钢之间的摩擦力等能增加U型钢滑移初始滑移应力,增强矸石帮的抗变形能力;③挡矸支护控制效果为:2副卡兰+单体支柱<2副卡兰+单元支架<2副卡兰+单元支架+呛柱<3副卡兰+单元支架。该研究可为同类条件下切顶留巷矸石帮变形控制提供参考。

摘要：在围岩地质条件复杂的隧道施工过程中,对隧道开挖面前方地质体的描述是安全设计施工的关键。隧道主结构面的展布形态是围岩物理力学性质以及围岩稳定性的控制性因素之一。采用几何概率方法对隧道主结构面在三维空间内的产状和尺寸进行估计,并确定地质钻孔相关孔位参数,以准确获取用于插值的地质数据库。利用蚁群优化算法在离散数据中快速找到“巢穴”到“食物”之间最优路线的独特优势,将其应用于隧道主结构面建模中克里金插值方法的变异函数模型选择和参数优化,以克服其主观性和不确定性。通过结构面方差模型和结构面粗糙度系数的计算分析,验证优化克里金插值方法在隧道主结构面建模方面的有效性,实现较高的插值精度,可以应用于后续的三维复杂地质建模。

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：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：当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的剪切变形和地基土体的连续性,没有考虑管-土相互作用引起的沉管位移,与实际结果偏差较大。考虑沉管隧道运维期受到长期回淤清淤荷载的影响,基于柔性沉管隧道的受力变形特征,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,考虑了地基土体的连续性,强化了土体的刚度,同时考虑了管节截面的弯曲变形和剪切变形,即将管节变形视为位错变形模式,并以此推导了其竖向变形计算公式,与Winkler地基上的Euler梁模型和Timoshenko梁模型进行比较,以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析在运维期回淤荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移规律,将基于上述模型的理论计算结果与实测结果对比分析表明:提出的基于Vlasov双参数地基的Timoshenko梁模型更为合理,计算结果与实测数据更吻合。回淤荷载引起的管节接头沉降伴随时间呈指数型变化,在早期阶段沉降发展快,在中后期以半年为周期呈阶梯性下沉,清淤频次影响沉降大小,一年两次清淤引起的管节-接头沉降最小,研究结果对沉管隧道管节-接头的设计计算和运营管理具有一定指导意义。

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：岩石的损伤与破裂是能量释放的物理过程,研究岩石变形破坏过程中的能量演化规律对分析岩石破坏机理和预测岩土工程灾害具有重要意义。本文针对岩石的拉伸和压缩2种典型破坏形式,设计开展了巴西劈裂和单轴压缩试验,基于声发射能和变形归一化处理,量化了岩石拉/压变形损伤破坏过程,对比研究了砂质泥岩拉伸与压缩变形破坏过程中的能量演化规律,并分析了干燥和饱水状态对岩石拉/压破坏过程中能量演化的影响。结果表明:砂质泥岩压缩变形破坏过程中释放的声发射能总量大于拉伸变形破坏过程,干燥和饱水状态下压/拉声发射能总量的比值分别为1.6和8.6。砂质泥岩的拉伸与压缩变形破坏过程可分为初始损伤、损伤发育和损伤平寂3个阶段,但拉伸破坏的初始损伤阶段比压缩破坏增长30%,损伤发育阶段缩短50%,损伤量明显增大,损伤激增对应的变形增大。干燥砂质泥岩压缩变形破坏所需的输入能密度和所释放的耗散能密度均大于饱水岩样,耗散能所占总输入能的百分比不变。研究结果能够发展和完善岩体力学基础,并为矿山工程灾害防控提供参考。

摘要：为获得地下水渗流作用下桩埋管参数对能量桩热-力耦合特性的影响,建立了不同埋管参数的能量桩数值模型,分析了桩埋管数量、埋管布置形式、埋管管径对单位桩深换热量、日换热量、桩截面平均温升、桩身位移增量及桩身附加温度荷载的影响。结果表明:增加埋管数量可以增大能量桩换热量,但也会加剧桩内不同埋管间的热干扰,导致换热性能下降及桩身位移和附加温度荷载的增加;渗流下桩埋管的布置形式对其换热性能有显著影响,而对桩的力学特性影响较小,且渗流速度越大,2种布置形式对应的能量桩换热量差异逐渐增加,桩顶位移增量与桩身附加温度荷载逐渐减少;增加埋管管径可以提高能量桩的换热量,但也会加大桩身和桩周土壤温升,导致桩身位移和附加温度荷载增大。研究结论对于渗流作用下能量桩的优化设计与高效运行具有一定的指导意义。