摘要：为探究闪长玢岩蠕变特性,开展了分级加载和循环加卸载三轴蠕变试验,研究了闪长玢岩的变形及长期强度特征,并基于试验结果,建立了能够描述闪长玢岩黏弹-塑性变形的损伤蠕变模型。研究结果表明:随着偏应力水平的增加,轴向变形和侧向变形逐渐增加,体积变形先增加后减小;轴向应变率先降低后基本保持不变,试样破坏时又迅速增加。在同一偏应力水平下,瞬时弹性应变大于瞬时塑性应变,而黏塑性应变大于黏弹性应变。通过稳态速率与应力比关系曲线法,可以得到更加准确、具体的岩石长期强度。基于黏弹性应变曲线特征,建立了考虑黏滞系数随时间和应力衰减的Kelvin模型;将Abel黏壶与塑性滑块元件并联,并引入损伤变量,建立了黏塑性损伤模型,将两者串联得到了闪长玢岩损伤蠕变模型。将试验曲线与模型曲线进行对比拟合,拟合程度较高,验证了模型的合理性。

摘要：为了保证井筒冻结基岩段爆破掘进施工不致冻结管发生断裂,冻结井筒安全施工,对爆炸作用下冻结管的振动响应规律进行了研究。通过对爆炸应力波的近似简化和坐标变换,获得了纵波在冻结管周围发生散射时冻结管的应力场和位移场的复数形式。通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同温度下(-10℃、-15℃、-20℃和-30℃)冻结管对爆炸作用的振动响应规律进行数值模拟研究,以不同时刻下冻结管的压力云图和速度云图,以及冻结管的应力和速度随着温度的变化曲线分析冻结管对爆炸作用的振动响应规律。数值模拟结果表明:随着温度不断降低,冻结管的最大拉应力、最大压应力、径向振动速度和切向振动速度均不断降低;冻结管的最大拉应力大于最大压应力,径向振动速度大于切向振动速度。因此,可将冻结管的最大拉应力和径向振动速度作为井筒冻结基岩段爆破掘进施工的安全控制依据。此结论为现场冻结方案和爆破方案设计与实施提供依据。

摘要：基于热质交换原理与实验理论,设计了大焓差降温除湿实验系统,实验研究不同喷淋压力、气水比、喷水温度下对喷和顺喷的大焓差降温装置降温效果及其热工性能,结果表明大焓差降温装置的适应性强,可满足不同热害程度的采区降温需求。计算了热交换系数和热交换效率,结果表明,对喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.952和0.988,而顺喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.936和0.978。综上,喷嘴对喷方式降温除湿效果稍优于顺喷方式。并由实验数据拟合得到大焓差降温装置的对喷和顺喷的热交换效率系数及热接触系数的经验公式,可更精准的指导热害矿井采区降温工程与大焓差降温装置的设计。

摘要：设计5个小跨高比钢框架内填混凝土剪力墙试件,采用ABAQUS有限元软件模拟分析低周反复加载下,不同跨高比、配钢率等因素对试件承载性能的影响,统计分析试件应力云图、骨架曲线、耗能能力等指标。实验结果表明,CBB1试件的危险应力区域最大,试件最容易破坏。CBB5试件危险应力区域最小,最不容易被破坏;试件跨高比和配钢率越高,试件骨架曲线弹性段越长,峰值荷载越高,试件承压性能越好;跨高比相同时,随着试件配筋率的增加,试件的屈服、峰值、破坏阶段耗能随之增加;配筋率相同时,随着跨高比增加,试件在屈服、峰值荷载阶段的耗能无较大波动变化,试件在破坏荷载阶段累积耗能呈大幅度增长趋势;试件跨高比、配钢率越大,试件刚度退化曲线越高,耐损伤能力越强。

摘要：深孔预裂爆破是弱化坚硬顶板的一种有效方式,预裂爆破参数的选择对顶板弱化效果有很大影响。以山西某矿22205厚煤层坚硬顶板综放工作面的具体工程地质条件为背景,采用基于Hoek-Brown强度准则的岩体深孔预裂爆破影响区等效连续力学参数估算方法,运用FLAC3D软件建立了坚硬顶板深孔预裂爆破的三维数值计算模型,研究了不同的爆破孔距开切眼距离、爆破孔深度等关键参数对坚硬顶板初次来压的影响规律。在此基础上,合理设计优化了22205综放工作面坚硬顶板的深孔预裂爆破方案与参数,并进行了现场工程实践。现场矿压监测结果表明,采用深孔预裂爆破技术后,坚硬顶板的初次来压步距减小了约20m,显著改善了坚硬顶板来压期间的安全状况,保障了工作面的正常安全生产。

摘要：力学是工科的重要科学基础,力学创新实验是深化认识力学理论、有效联结工程技术的重要载体,新工科建设迫切要求力学创新实验教学体系的革新。从力学创新实验教学的现状和不足出发,立足国家战略技术与产业需求,突出行业特色,注重跨学科交叉融合,将基础力学知识与专业核心课程相结合,构建了“工程技术前沿—创新实验项目—创新成果产出”逐级提升的研究型实验教学体系,设计了力学创新实验教学的总体实施方案,显著提升了工科学生“创意—创新—创业”一体化的意识与能力。

摘要：针对高河矿区段工作面沿空留巷的围岩变形实际情况,结合现有柔模支护方案与优化后柔模支护方案的数值模拟对比,对两帮和底鼓的变形情况进行分析,在提出"非均称支护"设计的基础上,以"初步设计-建模-验证-应用"的新型研究方法进行支护优化研究工作。最终的模拟测试与工程实践结果表明所采用的锚杆支护方案能有效控制巷道的变形,并可节约大量成本。

摘要：针对山西王家岭煤矿2#煤的开采巷道小煤柱合理宽度设计的问题,先确定支护方式,其次运用极限平衡理论,得出沿采空区留设的小煤柱宽度范围,再运用FLAC^(3D)软件分析4、5、6 m宽度煤柱的数值模拟结果,观察该联合支护方式下,在掘进巷道时留设小煤柱的竖直及水平位移随煤柱宽度增加的变化趋势,以及在煤体工作面开采时,各宽度煤柱和巷道的塑性区分布。

摘要：温度静力触探是一种新型原位测试方法,可同时获取土体的力学和热学参数,为浅层地温能资源勘查提供技术保障。为研究温度静力触探的贯入与传热机理,通过离散元数值模拟实现了离散元模型的建立和试样的力学和热学参数标定。研究分析了贯入过程中的贯入阻力变化、土体应力场、位移场及位移路径;获得了加热-散热过程中探头加热段与隔热段的温度响应规律以及土体温度场演化,并与室内模型试验进行了对比分析。采集的温度变化曲线通过数据解译反演得到了土体的导热系数,为温度静力触探的贯入-传热机理研究及工程应用奠定了理论依据。研究结果表明:贯入过程中,贯入阻力随深度的增加而增加,且土体颗粒位移范围在距锥身B/2内;传热过程中,探头加热60 s,加热段实现了5.5℃的升温;在加热和散热的初期,探头的温度变化最快,与实验结果相同;利用探头散热温度所反演导热系数为0.330 W/(m·K),误差为6.5%,优于加热数据反演结果。

摘要：煤炭资源的开发利用离不开立井建设,立井建设中的井壁设计应该充分考虑围岩作为共同承载结构的作用。本文针对井壁和围岩的共同承载特征,建立空间轴对称弹性力学模型;通过将模型分解,分别求解各子模型下的应力解答,随后将各子模型下的应力解答叠加,得到井壁-围岩共同承载空间弹性力学模型的解答。通过算例分析了不同围岩弹性模量时围岩-井壁的共同承载特性:围岩弹性模量较高时,考虑共同承载后作用在井壁的地压大幅减少,井壁等效应力也大幅减小;围岩弹性模量较低时,考虑共同承载后作用在井壁上的地压未有明显减小,井壁等效应力同样变化不大。围岩性质较好时,应充分利用围岩共同承载,减小井壁厚度;围岩性质较差时,围岩的共同承载对井壁安全性提高作用不大。论文的研究成果可以为不同围岩的井壁设计提供理论指导。