摘要：采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制,对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理,通过波速测试和巴西劈裂测试,研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明:高温煤样在液氮冷却作用后,力学性能出现了显著劣化,P波波速降低,超声频率分化严重,主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下,煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值;煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏,其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加,煤样断裂面上形成多个起伏区域,3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络,进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100℃时达到最大值,由初始20℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。

摘要：工程流体力学是工程类专业的重要专业基础课程之一,是公共基础课与专业课之间的重要桥梁。课程思政工作是落实立德树人根本任务,将思想政治教育融入工程流体力学课程教学的战略举措,对学生专业知识掌握、培养思想品德具有十分重要的意义。以工程流体力学为例,提出以课程思政教育目标为引领的课程教学,根据课程内容和特点确定课程思政教育目标,探索专业课程和思想政治教育有机融合的教学方法,对教学内容中的工程案例和思政教育素材进行分类提炼,并进行相应的教学方案融合设计,实现课程与思想政治教育的协同,对非思政课中的课程思政教学具有一定的借鉴作用。

摘要：冻结法是深厚不稳定、含水地层中最主要的凿井方法,冻结壁设计理论是冻结法凿井的技术核心之一。以往的深井冻结壁(表土层厚度超过400 m)设计理论忽略冻结壁变形对其尺寸、位置的影响,既偏于不安全,又低估开挖土方量。为了考虑超深表土层内大变形的影响,采用有限应变推导出变形前冻结壁的开挖半径与有效厚度的求解公式,建立冻结壁厚度设计新理论;与数值计算结果对比,分析了地应力、冻土黏聚力、冻土内摩擦角、弹性模量等参数对冻结壁厚度与井帮位移的影响。结果表明:新理论既能解决小变形问题,又能解决大变形问题,忽略弹性应变的理论公式能适用于应变达0.15的大变形情况,新理论还能准确地计算开挖土方量,为超深表土层冻结壁设计提供理论参考。

摘要：现场原位测试是目前获得工程岩体强度、变形参数最为直观、准确的方法,对地下工程支护设计和稳定控制具有重要的参考价值。系统地论述超声波探测法、钻孔触探法和钻孔剪切法3种方法测试井下巷道围岩原位强度的原理、方法、适应性及测试局限性。超声波探测和钻孔触探法在一定程度上均依赖于经验公式或室内试验结果的校核和标定,而钻孔剪切法则完全通过井下测试获得。钻孔剪切方法对于闭合或是开度较小的裂隙岩体同样适用,获得的原位强度参数可以作为评价巷道围岩稳定性的综合指标。基于钻孔剪切法测试得到的巷道围岩的原位黏聚力和内摩擦角参数,通过线性库仑准则可以计算得到岩体的单轴压缩强度。结合笔者及团队近年来在平顶山矿区和大同矿区的井下钻孔剪切实测结果,分别围绕巷道围岩原位强度的空间分布、开挖时间效应,煤岩交界面处岩体强度分布特征和上部煤柱对围岩强度的影响规律进行实例分析和讨论。研究结果表明:随着测试深度的增大,平顶山九矿丁二轨道巷围岩黏聚力和单轴压缩强度逐渐增大,总体呈现指数函数的空间分布特征;工程岩体原位强度同样也具有开挖时间效应,平顶山四矿戊九新专回巷道开挖3个月时的围岩黏聚力和单轴压缩强度明显小于新掘巷道;大同矿区忻州窑煤矿5937巷道顶板砂岩强度大于煤层,而煤岩交界面处的岩体强度位于两者之间;忻州窑煤矿5704巷道同时受本工作面邻近采空区和上部采空区煤柱的影响,从而导致巷道两帮围岩强度的差异以及煤柱下方不同位置围岩的强度差异。

摘要：依据岩爆发生时的力学状态,岩爆可以分为应变岩爆和冲击岩爆两大类型。冲击岩爆是深部岩体受静荷载和冲击动荷载共同作用所致,其试验系统的研发是岩石力学界的难题之一。设计并研发冲击岩爆试验系统,并进行冲击岩爆试验。该试验系统设计16种简谐波,通过其组合叠加,可以实现对开挖爆破、顶板垮落、断层滑动等冲击扰动波的模拟。试验采用加载至三向不同应力状态下的带圆形贯穿孔洞的立方体砂岩试样,在σ1方向施加扰动波,σ2,σ3保持在恒定应力水平的加载方式,通过伺服控制系统,实时采集砂岩试样冲击岩爆过程中的力和位移数据,获得全过程三向应力–应变曲线。通过图像采集系统,实时拍摄砂岩冲击岩爆全过程,获得该类型岩爆过程剥离、弹射等特征现象。并进行类似的静力加载破坏试验,观察其破坏现象与冲击岩爆过程的差异。通过对巷道单元岩体动应力和能量的分析,建立冲击岩爆的动应力和能量判别方法。

摘要：考虑腐蚀引起钢筋名义概率强度的降低,采用实用概率极限状态设计表达式中的抗力项进行预应力混凝土梁受弯承载力计算,可以获得基于材料强度平均值、标准值、设计值共3级可靠度水平的受弯承载力评估结果。基于试验结果统计,建立了随腐蚀率变化的腐蚀钢绞线名义抗拉强度与名义条件屈服抗拉强度的平均值、标准值以及设计值计算模型。分析表明:受拉钢绞线的计算极限状态(即条件屈服状态)名义应力低于实际极限状态(即极限受拉状态)名义应力,而其他钢筋的计算极限状态名义应力与实际极限状态名义应力相互吻合。最后结合算例阐述了上述方法的具体应用。

摘要：通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明:将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。

摘要：综合机械化固体(废弃物)充填采煤技术能用于低成本、安全、高效回收"三下"压煤和煤柱资源,具有提高煤炭资源回收率,循环利用矿区固体废弃物,保护矿区土地、水资源和环境等优点.在简述固体充填采煤方法及其岩层控制效果的基础上,重点比较了该方法与一般长壁综采在采场矿压控制原理和支架设计理念等方面的显著差异;进一步完善了用于分析岩层移动和地表沉陷等规律的固体充填采煤的等价采高矿压模型;基于提出的固体充填采煤液压支架设计理念,给出了用于分析支架主动加载对顶板变形移动控制的采场矿山压力力学模型,根据半无限平面上作用集中力的经典弹性力学Flamant解,推导得到了计算支架主动力作用引起的采场顶板变形位移曲线的解析解,对完善固体充填采煤基础理论起到了一定的推进作用.

摘要：基于在伺服试验机上获得的不同围压下断续预制裂隙大理岩体积应变-轴向应变全程曲线,分析了围压对断续预制裂隙大理岩扩容特性的影响规律。结果表明,完整和断续预制裂隙大理岩裂纹损伤阈值随着围压的增加均近似呈线性增大,而且裂纹损伤阈值对围压的敏感性低于峰值强度;同等围压下,粒径较小的中晶大理岩具有较高的裂纹损伤阈值;完整或断续预制裂隙大理岩的长期内摩擦角均显著低于瞬时内摩擦角值,但长期黏聚力的降低幅度与裂隙分布密切相关;完整或断续预制裂隙大理岩的峰值强度越高,相应的裂纹损伤阈值也越大,且两者之间具有较好的线性关系。研究结论对于岩石工程设计和数值分析时断续节理裂隙岩体力学参数选取具有一定的参考价值。

摘要：随着开采深度的增加,地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂,深部工程灾害日益严重,深部软岩工程灾害尤其严重,给深部软岩工程问题研究提出了严峻的挑战。以深部的科学定义为基础,从深部软岩吸水软化机理、深部含结构面软岩非对称大变形机理、深部软岩岩爆机理、高温高湿环境引起深部岩体软化大变形机理等方面论述了深部软岩工程变形破坏机理、试验方法和装备方面的研究进展,总结了深部软岩大变形设计方法和控制技术,以及以恒阻大变形锚杆为主体的深部软岩大变形控制新材料的研究进展,并提出了深部软岩工程未来面临的主要挑战。