摘要：利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件下的滚刀破岩离散-连续耦合数值模型。以完整岩体为对照组,对比分析了不同预切缝距离和深度对滚刀破岩的受力特征和岩石破碎特征的影响规律。阐述了预切缝条件下,滚刀破岩时密实核形成、块状岩渣形成、Hertz裂纹扩展3个阶段性特征,指出了岩体的非对称破碎特性和不同区域岩渣的形成机制。最终从滚刀受力、破岩面积、破岩比能耗、岩渣破碎程度4个方面综合分析,确定了预切缝的最佳距离和深度取值范围。研究结果表明:预切缝可以显著减小竖井全断面掘进机滚刀破岩过程中的贯入力和侧向力。与完整岩体相比,贯入力峰值降低了44.0%~10.3%。侧向力峰值降低了35.2%~6.5%。预切缝间距及深度较小时,会限制滚刀破岩范围,同时使得破碎岩体块度更小,导致破岩比能耗增高。随着预切缝深度的增大,破岩体积先增大后趋于稳定,比能耗先减小后保持不变。最终,确定了切缝距离为70~90 mm,深度为60~80 mm时破岩效果最佳,破岩体积较无切缝时提高约1倍,破岩比能耗降低69.2%。研究结果为刀盘辅助破岩装备的设计及参数确定提供了参考。

摘要：岩石爆破技术在国民经济建设中发挥着重要作用,尤其在资源开采、基础设施建设等领域.本文对岩石爆破本构关系进行了深入研究和探讨,在传统本构关系研究的基础上,提出了本构关系1.0、2.0和3.0的演化阶段,分别探讨了矛盾关系、能量平衡以及最小作用量理论.本构关系1.0从岩石与爆炸、冲击荷载的相互作用出发,强调了矛与盾的关系,重点分析了岩石材料的动态力学响应;本构关系2.0以能量为切入点,将含有节理裂隙、层理和腔体等缺陷以及显著各向异性的岩石视为复杂结构材料,研究荷载输入能量与材料破坏所需能量之间的动态平衡关系,解析结构强度与输入能、耗散能及可释放应变能之间的关联;本构关系3.0关注爆炸荷载下应力波的传播规律及其与介质破坏效应的关系,特别是通过最小作用量理论来优化能量的传播路径,提高炸药能量的利用效率.这些理论不仅揭示了岩石在不同荷载条件下的力学行为,还为优化爆破设计和改善爆破效果提供了理论依据.同时,本文结合人工智能和大数据技术,提出了岩石材料工程基因的概念,通过建立岩石基因库,系统化管理岩石的物理力学参数,构建性能预测模型,提升了对岩石特性的理解和工程应用的精确度.未来,岩石材料基因库有望在矿产资源开发、地质灾害防治和基础设施建设等领域发挥更大的作用,推动工程技术的发展和应用.

摘要：为探究不同管道参数对管道磨损的影响,并对管道参数进行优化,运用响应面法(RSM)开展含粗骨料膏体充填管道输送的数值模拟研究,基于RSM试验结果分析单因素和多因素耦合对管道磨损的影响,并运用MATLAB对管道参数进行优化。研究结果表明:在单一影响因素下,管道参数对最大磨损速率的影响程度从大到小依次为管径、弯径比、弯管角度,而多因素交互影响下管径和弯径比的交互影响起决定性作用。在试验设计范围内最优管道参数如下:管径为198.05 mm,弯管角度为84.50°,弯径比为4.57。

摘要：近直立特厚煤层的地质与开采条件与一般煤层差异较大,冲击地压防治形势严峻.本文综合采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究了近直立特厚煤层动静载力源分布特征,提出了应力调控防冲方法,揭示了其防冲机制,并进行了工程应用.结果表明:近直立特厚煤层主要受水平构造应力作用,水平应力通过工作面两侧的顶底板岩层传递至煤层中,并在巷道上下方形成静载集中区;近直立特厚煤层顶底板岩层难以发生破断,然而顶底板岩层破裂释放能量可形成强动载扰动;动载扰动作用于巷道上下方静载集中区并与集中静载叠加可诱发冲击地压.据此,提出了弱化工作面两侧顶底板岩层和下方煤体的应力调控防冲方法,其防冲机制为:弱化顶底板一方面可弱化岩体传递水平应力的能力进而降低巷道上下方的静载集中,另一方面可降低岩体静载集中进而减弱岩体破裂导致的动载强度;弱化煤体可进一步降低巷道下方静载集中并将静载集中区向深部转移.对近直立特厚煤层现场实施的防冲措施进行了优化设计并确定了关键参数,应用表明,工作面高能级微震事件减少了143~178起、微震事件总能量降幅达90%,未发生冲击显现,工作面冲击危险性显著降低,证实了方法的有效性.研究成果可为近直立特厚煤层冲击地压防治提供支撑.

摘要：温度的周期变化会使大跨度桥梁产生显著的结构变形。利用某三跨连续钢桁梁桥的现场监测数据,该文研究了支座纵向位移、主梁跨中挠度与结构温度变化的相关关系,并分析了现场实测结果与有限元模拟结果的差异。研究表明:与环境温度相比,背景桥梁的结构温度在白天更高,夜晚更低,变化幅度约是环境温度的2倍。由于不受日照辐射影响,结构温度在夜间的分布比白天更为均匀。结构温度变化对背景桥梁的支座纵向位移有显著影响,而对主梁跨中挠度影响较小,且支座摩阻力使左右边墩支座表现出不同的运动模式。在短如一天的时间尺度上,支座位移与结构温度表现出滞回关系。这种非线性现象可能与支座处的摩阻力和时变非均匀温度变化有关。

摘要：传统水压致裂法和新的热胀致裂法等测量地应力均属于先成孔后测量,容易发生钻孔后变形、自然开裂和应力释放,很难从根本上保证裂纹是试验时发生还是钻孔后已自然发生,难以保证测量结果的准确性.为了克服常规水压致裂法地应力测量过程中钻孔完整性和致裂过程真实性难以确定的问题,采用地应力光声随钻测试系统对鄂尔多斯高原西南边缘地带典型区域地应力进行了水压致裂法测试,揭示了高原台地边缘地区的应力特点,获得了地应力随深度的变化规律,并与华北平原典型区域地应力测试统计结果进行了比较.研究表明,鄂尔多斯高原西南边缘台地地带的地应力处于中国大陆浅层地壳地应力统计结果的低段区间,高原边缘地带的地应力随深度呈线性增长,最小水平主应力随深度的增长速度高于最大水平主应力的增长速度;最大最小水平主应力低于华北平原区;受区域构造及高原台地地形等影响,鄂尔多斯台地边缘的地应力方向相较于华北平原区,向东发生了偏转;最大最小水平主应力与垂直应力之比所反映的侧压系数低于华北平原区,但两个水平最大最小主应力的差异性高于华北平原区.这说明,尽管高原边缘地带地应力总体水平低于华北平原区,但较大的水平应力差异性容易使地下空间发生剪切破坏,将不利于地下工程的稳定性.由此可见,在台地边缘区域进行地下工程设计和建设时,应重点关注井巷工程的方向布置和低水平应力高应力差值带来的负面影响.

摘要：模块化结构相比传统的结构形式具有建造效率高、标准化程度高、节省劳动力、低碳环保、安全可靠等优点,在新型建筑工业化背景下表现出极大的发展潜力。随着经济社会的发展,近年来模块化结构逐渐向多高层方向发展,在受力性能和建筑技术等方面面临更大的挑战。为促进多高层模块化结构的研究和应用,对模块化单元、模块化结构、结构力学性能及设计要求、模块化建造技术的研究现状进行了总结。对模块化单元进行分类,对比不同类型模块化单元的优缺点和适用范围;介绍适用于多高层建筑的模块化结构及其工程应用;梳理模块化结构在各类荷载作用下的受力性能的研究和相关设计标准;总结现有的模块化建造技术,根据建造顺序详细梳理模块化建筑施工的各个环节。目前,多高层模块化结构在连接节点、体系分析、高性能材料应用、标准规范、安装装备和一体化设计等方面还存在不足,需要综合考虑全流程建造环节开展系统性研究,加强各专业协同,形成多高层模块化技术体系。

摘要：地下矿山采用充填法进行开采需要在采空区充填之前构筑封闭挡墙,高质量安全封闭技术是充填采空区的重要环节。研制了装配式柔性脱水充填挡墙,墙体骨架呈弧形网格状曲面结构,采用装配式建构方式,能够适应巷道规格变化,密封层使用透水织物,具有全断面脱水特征。设计了3.5 m×4.0 m规格试验挡墙,并在阶段空场充填采矿法和进路式充填采矿法充填采场开展了工业试验。结果表明:试验挡墙在过墙期间具有较好的脱水效果,高浓度料浆多次充填试验测得的墙体变形量未超过10 mm,膏体料浆一次充全高,最大变形量为34 mm,均在允许变形范围内。扩大试验安装成本分析表明,挡墙的综合换算成本约为435元/m^(3),验证了装配式柔性脱水充填挡墙的技术经济综合优势。

摘要：金属矿高浓度充填能有效消除尾矿库和采空区危害,但充填管道磨损问题也成为制约充填效率的因素之一。基于对管道磨损类型的划分,从颗粒性质、料浆性质、料浆—管壁接触条件、管材性质和管道所处外部环境5个方面综述了充填管道磨损的影响因素;基于理论分析和现场实测归纳了5种不同形式充填管道的磨损规律,以此总结了充填管道磨损的防控技术。现有研究结果表明,不满管流时,充填管道最主要的磨损形式是冲蚀磨损,料浆流速的影响最显著;满管流时,磨蚀和腐蚀对管道磨损起重要作用,料浆浓度的影响最显著。垂直管道中,料浆—空气交界面处磨损最严重,提高满管率并采用等倍线设计可有效控制其磨损。水平直管和倾斜直管底部磨损最严重,水平弯管的底部和垂直弯管外侧为易磨部位。使用新型管道结构和耐磨管材,提高料浆均质性,优化充填骨料级配,改进充填作业制度,全面监测管网压力,革新管道磨损数据获取手段,采用数值模拟技术深入揭示管道磨损规律等措施,可直接或间接对充填管道磨损防控起到积极作用。研究结果可为矿山充填管道磨损控制提供指导。

摘要：叠堆型压电智能骨料是一种以压电叠堆为核心元件制备的新型换能器。相比于传统的智能骨料,它有着更优异的力电耦合性能,可有效提高结构损伤诊断的精度和可靠性,在结构健康监测领域有重要的应用前景。但是,目前主要侧重于器件的设计和理论建模,基于压电导纳的器件工作性能还需进一步评估。设计了温度敏感性试验,分析了器件的谐振频率在温度梯度下的变化规律;开展了28 d的浸水试验,绘制了器件谐振频率随浸水天数的变化曲线;制备了三个200 mm×200 mm×200 mm土体试件,并将器件嵌入到土体试件中开展含水率的监测试验,通过分析不同含水率下的量化指标对土体含水状态进行监测。研究结果表明:叠堆型压电智能骨料的谐振频率随温度的升高而线性下降;在28 d浸水过程中,谐振频率的最大偏移率不超过10%,稳定性良好;基于导纳信号计算得到的量化指标均随土体试件含水率的升高而增大,可有效监测土体含水率的变化。