摘要：自然崩落法是一种利用重力和深部围压使矿岩自然破裂、崩落的采矿方法,具有高效、低成本和适合大规模开采的特点。然而,由于开采过程复杂且难以控制,实施后开采方案难以更改,地下放矿过程中的堵塞现象成为技术难题。本文旨在通过数值仿真方法理解和控制崩落矿岩散体运动、碰撞、挤压、碎裂过程,研究自然崩落法放矿过程中的堵塞规律。本研究采用能量跟踪法(Energy Tracking Method, ETM)和Weibull分布的模式识别仿真法,研究了矿岩尺寸、矿岩排列方式、矿岩破裂对放矿口堵塞、放矿点提取效率以及矿层沉降的影响。ETM通过耦合解析解与数值解,确保崩落矿岩散体系统的能量守恒,提高了仿真精度和速度,避免了罚参数的选取问题。同时,Weibull分布的模式识别仿真法可以快速捕捉矿岩在碰撞和挤压过程中的破裂行为。仿真结果表明,岩块碎裂有利于降低放矿口堵塞风险和提高放矿点提取效率。三种不同的矿层模型在考虑破碎后,相比于不考虑的情形下提取了更多的矿屑,分别多提取了9.7 m^(3)、53.5 m^(3)和4.9 m^(3)。同时,岩块尺寸和排列方式对矿层沉降有显著影响。本研究验证了ETM与Weibull分布模式识别法在自然崩落矿岩仿真中的有效性,可为自然崩落法的放矿设计和优化提供技术支持。

摘要：深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布特征。分步联合支护后,围岩极限承载力随锚杆和锚索等效支护力增大呈线性增大趋势,但随注浆修复系数呈指数增大趋势。锚杆和锚索支护设计时应以极限承载力所需的注浆修复系数等于1.0时的等效支护力临界条件为基准。深浅孔注浆支护时须同时考虑注浆修复系数和围岩破裂区半径。不同支护措施的协同支护参数可由破裂修复区围岩极限承载平衡条件确定。数值模拟和工程应用分析表明,分步联合支护可实现深部软弱围岩碎胀大变形控制,具有较高的工程推广应用价值。

摘要：景观互动对促进个体心理健康具有重要意义,但其对心理恢复的影响机制尚未充分查明。文章基于武汉市典型城市公园开展实地调研,以青少年群体为研究对象,基于景观互动理论建立概念模型,研究景观互动3个方面(感官互动、情感互动、行为互动)对于心理恢复的影响。采用结构方程模型对数据进行分析,验证了“情感互动←感官互动→行为互动”的影响路径。结果表明感官互动、情感互动和行为互动对感知恢复性有显著影响。研究有助于营造适合青少年放松的公园绿地,并对现有公园绿地的优化提供指导性建议。

摘要：为研究螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的受剪力学性能,设计并加工制作了6根螺栓连接梯形波纹腹板钢梁试件,开展钢梁受剪试验,试验结果表明所有试件的波纹腹板均发生了剪切屈曲破坏,并得到了波纹腹板的剪切屈曲临界荷载以及钢梁的受剪承载力指标。在考虑材料非线性、几何非线性以及几何初始缺陷的基础上,建立了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的有限元模型,并与钢梁受剪试验结果进行对比,验证了所建立有限元模型的准确性。进一步开展有限元参数分析,探究了波纹腹板高度和厚度、波纹宽度以及螺栓间距对钢梁受剪承载力的影响规律。根据试验数据、76个有限元算例的分析结果,以及目前关于焊接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力的计算方法,综合考虑T型钢翼缘的抗剪贡献,提出了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力计算公式。

摘要：为贯彻落实绿色发展理念,促进红层渣土资源再利用,以甘肃天水地区的红层泥岩碎屑为研究对象,开展压实泥岩碎屑试样的侧限膨胀试验,建立改进的Huder-Amberg膨胀模型,获取试样最终含水率随轴向压力变化的函数,绘制试样压缩模量随含水率增大而劣化的曲线,并基于湿度场理论提出一种分层模拟路基吸湿膨胀变形的数值计算方法。研究结果表明:①压实红层泥岩碎屑遇水仍具有较强的膨胀性,最大膨胀应力为120.0 kPa,侧限膨胀率为0.163;②外加轴向压力从最大膨胀应力值降为0时,压实泥岩碎屑试样的最终含水率从20.6%升至40.0%、压缩模量从3605.8 kPa降至34.1 kPa;③分层确定填筑路基的湿度线膨胀系数方法,与不分层法计算相比,路基吸湿膨胀变形更大,用于工程设计更加保守和安全;④泥岩碎屑遇水产生超过相关规范要求的膨胀变形是其不宜直接作为路基填料使用的根本原因,掺入2%的水泥改性可有效解决以上问题。

摘要：我国西南地区水电工程边坡高陡且位于高地震烈度区域,存在地震诱发边坡失稳风险。以金沙江拉哇水电站泄水建筑物进水口边坡工程为依托,基于动力有限元方法对边坡罕遇强度地震工况进行模拟,在此基础上分析了边坡动力响应规律,研究了震后边坡变形、应力及塑性区分布情况,最后采用动力强度折减法评价了泄水建筑物以下边坡的动力稳定性,并揭示了其潜在失稳机制。结果表明:地震作用下边坡加速度响应呈现出高程放大效应、坡表放大效应和结构面放大效应等规律,边坡震后产生最大10.2 mm的永久变形,并新增局部拉应力区及塑性区,罕遇地震工况下边坡潜在滑体的安全系数为1.80,其潜在失稳机制是以断层JF1为后缘面剪切坡脚岩体发生变形破坏。研究可为含顺倾断层的复杂高陡岩质边坡在地震作用下的动力响应及稳定性分析提供参考。

摘要：随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。

摘要：为提升混凝土柱复杂环境下的受力性能,提出超高性能钢纤维混凝土(UHPFRC)外管约束普通混凝土(NSC)内柱的组合短柱,并采用宏微观试验和理论计算分析其全截面轴压性能。对高度300 mm的6根NSC短柱(直径104 mm,设计强度20、35、50 MPa)和18根UHPFRC-NSC组合短柱(直径150 mm,外管厚23 mm,钢纤维体积掺量2%)开展轴压试验,发现后者峰值应力比前者最大提高238%,峰值应变比前者最大提高77%,且掺端钩钢纤维比平直钢纤维对峰值应力和峰值应变提升效果更好。为揭示内部破坏机理,开展了缩尺UHPFRC-NSC(强度等级C50)组合短柱的原位微观X光CT加载试验(像素精度35μm)。采用数字体积相关技术获得三维应变演化全过程,发现外管为劈裂-剪切破坏,先于内柱的剪切破坏。基于弹性力学理论和外管-内柱界面径向位移协调条件,推导出界面压力的计算式,结果表明外管-内柱界面作用力较小,约束作用较弱。根据UHPFRC和NSC受压本构关系,得到组合柱轴压应力-应变计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。

摘要：【目标】针对不能直接用作路基填料的武汉市两湖隧道东湖段固化淤泥,提出基于绿色环保的氯氧镁水泥,结合高钙粉煤灰和粒化高炉矿渣这2种工业固废料,复合而成镁质水泥基多组分胶凝材料(M—F—G),对固化淤泥进一步加以改性的方法。评价氯氧镁水泥基的多组分胶凝材料改善固化淤泥路用性能的效果,并探明其微观机理,为固化淤泥的路基填料化利用技术提供参考。【方法】通过界限含水率、加州承载比、压缩性、水稳定性、扫描电镜和核磁共振等宏、微观试验,研究了多组分胶凝材料配比、养护龄期等因素对固化淤泥改性效果的影响及其微观机制。【结果】M—F—G多组分胶凝材料使固化淤泥的液限、塑性指数和压缩系数降低,而加州承载比和水稳定性显著提高;粉煤灰+矿渣的“双掺”比仅粉煤灰或仅矿渣的“单掺”与氯氧镁水泥发生的水化反应更为充分,改性效果更佳。微观试验揭示,由M—F—G多组分胶凝材料改性生成的水化产物能有效地降低固化淤泥的孔隙率,水化硅酸镁(M—S—H)型凝胶物质包覆土颗粒并形成蜂窝结构,从而使固化淤泥的路用性质得到了显著的改善。【应用】综合试验结果与路基规范要求,提出了镁质水泥基多组分胶凝材料的最优配比和改性固化淤泥的最佳养护龄期。

摘要：武汉江夏大花山户外运动中心钢结构屋盖为超长空间网格结构,为研究其在施工卸载过程和服役状态的受力和变形情况,在结构关键部位布置传感器,并进行了为期两年的应力、变形和温度健康监测。施工监测结果表明结构整体的应力和变形变化平稳,应力和竖向位移变化最大值出现在馆外屋盖上,且均满足设计和规范要求。服役健康监测结果表明温度作用是导致结构成型后受力和变形变化的主要因素,在不均匀温度场的影响下馆外边桁架对温度变化最为敏感,其应力与温度的线性系数最大为-4.64,同时温度升高会使得屋盖发生整体膨胀变形,导致边桁架跨中竖向位移减小。最后针对钢结构屋盖提出了优化的弹性支座分布方案,该方案相较于支座固接方案的温度应力平均减少了74.07%。