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。

摘要：岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向.为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT(Computed tomography)扫描技术,电镜扫描技术(SEM)、核磁共振技术(NMRI)、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度−水流−应力−化学(THMC)多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能.随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持.

摘要：以宁夏石沟驿煤矿运输巷锚网支护为背景,进行了支护参数正交试验设计,运用UDEC数值计算,并通过"极差分析法"分析寻找出关键参数.研究表明:影响松软破碎煤巷锚网支护效果的敏感因素是锚杆长度和间排距.借助灰色模糊关联理论分析,综合考虑围岩变形和锚杆用钢量,最终获得经济合理的巷道整体优化支护方案.

摘要：针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响,建立了非均质围岩统计损伤力学模型;分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律,定义了地层临界侧压系数;开展了三山岛金矿西岭矿区埋深2000 m地层硐室损伤破裂数值模拟,得到了该矿区深部地下硐室设计与布置原则.研究结果表明,“等应力轴比”情况下硐室围岩应力集中程度最小,损伤破裂区面积最小;地应力场是围岩损伤破裂的根本原因,侧压系数越大,硐室顶、底板处应力峰值越大,围岩以拉伸破裂为主,围岩损伤破裂区面积随侧压系数增大呈指数性增大;随着地层深度的增加,硐室临界侧压系数不断减小并趋近于1,深部地下硐室对水平构造应力更加敏感;构造应力场诱使围岩损伤破裂程度增大,损伤破裂区向构造应力场围岩应力集中区转移,使得硐室围岩发生冒顶和岩爆风险升高.因此,深部地下硐室的设计与布置应结合实际地应力条件,硐室轴向、断面形状、轴比尽可能符合地应力条件,从而最大程度降低地应力场对硐室围岩损伤破裂及稳定性的不利影响.

摘要：由于基坑降水引起周围土体应力的重新调整,造成基坑相邻建筑物地基不均匀沉降,情况严重则造成相邻建筑物破坏,因此对不均匀沉降量的预测具有现实意义。利用地下水动力学的非稳定流原理及土力学基本理论,介绍了基坑降水设计中引起周围地面沉降的实时预测方法,探讨了不同土层在降水过程中孔隙水压力消散对土层固结的影响,通过实例分析了公式中不同参数的取值合理性,编制了相关程序。该方法对分析、预测由于基坑降水所引起的周围地面沉降有一定参考价值。

摘要：对3个内嵌竖向连接竖向加劲钢板墙(VV-SPSW)平面钢框架结构进行了缩尺拟静力试验和有限元分析,通过对多项力学性能指标的数据比较,系统研究了这种平面结构的抗震性能和破坏规律。研究表明:该结构体系在水平荷载作用下具备良好的耗能能力、变形能力以及必要的抗震承载力,抗震性能优良;内嵌的VV-SPSW可作为该结构体系的第1道抗震防线,经合理设计的该平面钢框架体系的破坏规律符合多道抗震防线的设计思想以及“强框架,弱墙板”、“强柱弱梁”的抗震概念设计要求,是一种适合于高烈度地震区的新型抗侧力系统。

摘要：为研究竖井井筒运行期间受季节性温度变化影响时井壁的受力情况,对井壁和围岩应用弹性力学原理和热传导原理进行公式推导,在分析井壁温度场和应力场时结合围岩一起建立,数学力学模型,按"接触面问题"处理。公式推导结果表明,井筒运行期间井壁和围岩温度场随井筒内气流温度呈现周期性变化,井壁及围岩的温度场始终为不均匀分布状态;围岩随着径向距离的增大,温度影响逐渐消失;运行期间井壁切向总应力和环向总应力随井筒内气流温度呈现周期性变化,井壁内缘处环向总应力取得最大值,径向总应力取得最小值;无穷远处水平地应力值对运行期井壁总应力影响较大,通风时井壁内通常处于压应力状态;围岩的温度变化是影响井壁的受力状态的重要因素,井壁设计时需将井壁内缘变温最大时的应力差|σ_θ-σ_γ|作为选择井壁混凝土强度的参考最低值,还需要结合井壁温度应力的早期应力和中期应力进行分析。

摘要：近年来基于单孔爆破振动数据进行微差振动合成计算是研究的热点。为解决第二临空面形成后波形计算问题,以莲塘小净距隧道为工程背景,设计现场爆破试验获取双临空面下单孔波形;利用小波包变换分析实测波形的优势频带,将单孔波形分解为各优势频带的多个子波;通过拟合得到炮孔药量、爆心距与各频带子波最大振速峰值的函数;利用该函数获取全部炮孔在不同频带的子波,叠加所有频带子波构造出各孔单孔波形;由此计算炮孔位置、药量变化下不同微差爆破合成振动波形,得到最优孔间延时。结果表明:计算所得合成波形与实测波形在频率组成和波形趋势上相吻合,各振速峰值误差小于0.3 cm/s;周边孔延时为6~7 ms时减振效果最佳,现场应用效果良好。

摘要：隧道爆破中新自由面的形成影响爆炸能量的传播,能显著降低爆破振动强度。由于现场爆破过程的瞬态性及危险性,难以确定新自由面的形成时间,揭示其作用规律。为解决该问题,提出新自由面形成时间的识别方法,借助电子雷管精准起爆特性设计获取两组对比波形,一是通过现场短延时掏槽爆破试验获取受新自由面影响的实测振动波形;二是按照现场延时间隔,基于叠加理论得到不考虑新自由面影响的计算振动波形。通过希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)分别计算两组波形全时程的累积能量,分析两条累积能量曲线,以差异特征点作为新自由面形成时间。现场应用该方法确定的形成时间为43.5 ms。分析新自由面形成后能量折减率的变化过程,发现存在快速增加到最大值、持续稳定、逐渐降低3个阶段。对比分析短延时(10 ms)爆破条件下的计算振速和累积能量,确定16~19 ms为较优的掏槽孔间延时。

摘要：南华北盆地中牟区块页岩气是海陆过渡相页岩气的典型代表,以地质模型为基础,结合理论分析和数值模拟手段,研究了不同储层参数对水平井开采页岩气的采收率、日产气量以及累计产气量的影响规律,通过正交设计与多指标分析方法确定了影响页岩气产能的主控因素,考虑各主控因素与页岩气产能的关系,建立了水平井压裂条件下的累计产气量和页岩气采收率方程.针对目标压裂层段,对比分析了不同压裂参数条件下的页岩气产能变化,指出水平井段长度和动用程度是决定产能大小的主要参数.在一定的压裂级数条件下,裂缝长度的增加可以有效沟通裂缝,从而提高产能.以净现值大于0和收益率达到8%~12%作为经济评价指标,优选了3类海陆过渡相页岩气压裂参数.