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：深部高应力环境将对地铁衬砌结构的变形和防水提出更高的要求.在已有的地铁衬砌结构设计理论基础上,将功能梯度材料引入到深埋地铁衬砌结构设计中,建立了功能梯度衬砌结构内力和变形的求解模型.设置衬砌结构的弹性模量沿角度方向以幂函数形式变化,并且在模型基础上对函数参数进行分析.结果表明:功能梯度衬砌在弹性模量参数a>b的条件下变形较小.表现在结构设计上为:在衬砌顶部和底部配置高弹性模量混凝土,在中部配置弹性模量相对较低的混凝土有利于减小结构变形;此外,随着指数n的增大,结构变形减小.表现在结构设计上为:结构的整体刚度提高有利于减小结构变形.通过计算,当n=1时,衬砌结构满足变形要求,因此可以在设计中使n=1以节省衬砌成本.最后,以上海土层参数为基础确定结构外部荷载,采用荷载结构法对埋深65 m条件下的功能梯度衬砌进行了内力和变形求解,并且与弹性模量为功能梯度结构弹性模量最大值的均质衬砌进行对比.对比发现弹性模量参数a=1, b=0.9, n=1的功能梯度结构最大变形比均质结构小10%左右,并且两者弯矩分布没有因此产生较大变化,差异最大处在4.8%以内.因此功能梯度衬砌具有安全性和经济性的双重优点.研究工作为进一步研究功能梯度地铁衬砌的力学特性提供了一定的参考价值.

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：针对现有竖井掘进机排渣方式的不足,借鉴大直径竖井钻机的流体洗井排渣方式,提出了一种适用于井筒全断面掘进的流体洗井系统。基于部分假定并结合实际工况,分析确定了流体洗井系统的基本参数和典型参数取值。主要采用FLUENT流体仿真软件,开展了空气洗井流场与排渣效率的数值模拟。首先,对空气洗井系统的基本参数进行了优化:通过单因素数值分析,以排渣管内径向、切向和竖直方向速度分量以及井底流场涡流情况等为评价指标,得到了1组在一定程度上最优的洗井系统参数;通过正交试验分析得到了排渣管内径、射流口角度等参数对井底流场的影响规律:对井底流场影响最大的为排渣管内径,影响最小的为射流口角度和刀盘与井底夹角。其次,进行了气固两相流的洗井排渣数值模拟:把岩屑假定为均匀的球体颗粒,并将其设置为离散相,以累计排出岩屑质量、排出岩屑的质量速率、清渣率和携渣率为评价指标,得到了岩屑粒径、排渣高度和入口空气流量对洗井排渣效果的影响规律:洗井排渣效果与岩屑颗粒粒径呈负相关、与入射口空气流量大致呈正相关,而排渣高度对洗井排渣效果基本没有较大的影响。最后,简要介绍了相似模型试验的验证情况,基于所推导出的相似准则,开展了相似模化设计;利用自行设计加工的模型实验台,完成了几何相似比为1∶20的模型实验。模型实验和数值模拟获得的规律基本相同,表明数值计算结果具有一定的准确性,为后续开展大尺寸模型实验或现场试验研究,提供了理论依据和基础参数。

摘要：煤矿锚杆安装质量是保障煤矿锚杆支护效果的前提和基础,因而其安装质量检测方法与技术研究一直受到工程与学术界的高度重视。采用煤矿锚杆支护质量无损检测方法及其仪器与软件,设计了煤矿锚杆安装质量无损检测方案,结合工程实测,研究了新安装锚杆特征长度(锚固段长和自由段长)和初锚力的随机无损检测方法,给出了初始稳定阶段锚杆轴力的增长规律。研究结果表明,锚杆轴力变化与围岩变形具有良好的对应关系;与传统锚杆安装质量检测技术相比,本方法具有随机、准确、方便和经济等优点,并能为煤矿锚杆支护优化设计以及围岩稳定性控制评价提供可靠依据。

摘要：为解决富水地区高承压水环境条件下深基坑抗浮稳定性技术难题,提出在封底与地下连续墙之间设置榫接结构的新思路,采用理论分析的手段,研究榫槽几何参数及布置方式对承载性能的影响,得出几何参数设计原则及双榫的参数设计步骤。同时,利用上述方法对上海某富水地区基坑风井封底进行双榫设计,并通过数值模拟方法对榫槽设计的合理性进行验证。结果表明:1)榫槽底部长度、榫槽宽度、榫槽侧向接触面高度是影响榫槽抗剪承载力的关键几何参数,且各参数之间不是独立的,而是存在相互影响、相互制约的关系;2)当封底受力不均衡时,对称分布的双榫几何稳定性更高;3)深基坑数值模拟结果显示,在榫接结构作用下封底稳定且受力合理,验证了榫槽设计方法的合理性,为基坑抗浮提供了一种新方法。

摘要：为了保障采掘工作的正常接续,实现矿井的高产高效,我国西部矿区综采工作面的区段平巷大多采用双巷掘进方式,巷间区段煤柱先后经历掘进,一次回采及二次回采的扰动影响,矿压显现剧烈。采用锚杆无损检测技术对区段煤柱采动影响区域进行了锚杆轴力实测,进而对区段煤柱锚杆支护体的实时支护状态及其稳定性进行评价,并对区段煤柱超前加固支护设计提出合理建议。研究结果表明,在工作面两端区段平巷里,随测试锚杆距工作面距离增大,锚杆轴力呈先增加至峰值后逐渐减小,直至趋于稳定的总体变化规律;锚杆轴力峰值位置正好对应着区段平巷围岩大量破坏与未破坏的交界区域;通过锚杆轴力变化可以较好地反映工作面前后方的采动影响剧烈范围,为工作面区段平巷超前支护范围及其预防加固措施提供参考依据。

摘要：针对深厚松散层在不发生固结和冻融沉降的条件下井壁仍出现破裂的问题,结合概率积分法和Knothe时间函数,建立可计算多工作面开采引起井筒位移的动态移动模型,分析采动对井壁受力的影响规律,并结合工程案例,揭示深厚松散层薄基岩采动沉陷致使井壁破裂的机理。结果表明:采动沉陷引起井壁产生向下的附加应力是造成井壁破裂的主要原因;井壁竖向附加应力随深度的增加先增大后减小;利用井筒动态移动模型可近似求解不同时刻、不同深度处的井壁应力,且对井壁破裂的时间和位置具有很好的预测效果。研究成果对保障深厚松散层薄基岩中井壁安全和井壁设计具有重要意义。

摘要：温度、地下水及地应力是深部开采过程中影响岩体变形破坏的重要因素。从试验出发,基于正交试验原理,设计并开展温度–饱水时间–围压作用下的红砂岩变形破坏试验。分析并讨论温度、饱水时间和围压对红砂岩力学性质的影响。温度、饱水时间、围压均对岩样弹性模量和峰值应力具有显著影响,且显著性水平均在90%以上,其中围压的影响最大,温度的影响最小;利用线性模型描述了温度、饱水时间以及围压作用下岩样的弹性模量、峰值应力以及泊松比的变化规律。之后,针对深部开采中的大变形问题,基于有限变形理论,计算红砂岩变形破坏过程中平均整旋角并研究其演化规律,进而借助平均整旋角建立温度–水–力作用下的红砂岩大变形本构方程,通过和试验数据的对比表明,提出的本构方程可以较好地描述红砂岩变形破坏的过程。

摘要：为了对侵入接触型隧道突泥涌水危险性进行评估,建立变权理论与靶心贴近度法相结合的优化评估模型。以双丰隧道为工程背景,选取被侵入围岩的透水性、接触带岩体基本质量指标、接触带岩体风化程度等7个指标构建评价指标体系,并建立突泥涌水危险性分级标准。在确定常权权重后,根据指标取值进行变权赋权,再运用靶心贴近度法对突泥涌水的危险性等级进行评定,并分析各指标的致灾性,据此指导后续施工设计。研究结果表明:代表灾害源的指标(岩体基本质量指标、地下水位)致灾性最强,且经过变权计算,3个主控指标(岩体基本质量指标、地下水位、接触带岩体风化程度)的权重之和降低了近5%,危险性等级由Ⅱ级升为Ⅰ级,更加符合工程实际,也证明了本模型的有效性和准确性。