摘要：为提升岩石剪切渗流试验系统中辐射渗流剪切盒的流体密封性能,基于自主研发的新型岩石剪切渗流试验装置提出3种辐射渗流密封装置的结构设计方案:密封圈横向预压缩密封、硅胶垫法向压缩密封以及密封圈法向预压缩密封,并分别对其进行大变形数值模拟和试验验证。结果表明:(1)密封圈横向预压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小无关,而与岩样上端面平整度和平行度密切相关,流体密封压力较为稳定,密封水压力在0.72 MPa上下波动;(2)硅胶垫法向压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小呈正相关,在法向荷载允许范围内密封垫客观上具有密封压力阈值,在3.3 MPa法向荷载作用下密封水压力最大值可达到1.62 MPa;(3)密封圈法向预压缩密封既具备硅胶垫法向压缩密封的优点,还克服了硅胶垫密封性能依赖法向荷载大小的缺陷,可在较低的法向荷载状态下实现相对较好的密封效果,最大密封压力可达到2.45 MPa。数值仿真结果表明,对于密封圈法向预压缩密封,扩大密封圈直径并不能明显提高密封性能,而改变密封圈材料对密封性能影响较大。研究结果可为突破目前剪切渗流试验设备5 MPa水压力密封的极限及优化剪切盒密封装置结构设计提供了理论参考和研发借鉴。

摘要：针对岩体内部变形破裂难以直接观测的“黑箱”难题,研发配制透明岩体相似材料进行相似模拟试验。选取E-44型环氧树脂作为骨料,三乙醇胺作为固化剂,外加酒精松香饱和溶液(RSS)来调节脆性。设计考虑2因素4水平的全面试验,以E-44型环氧树脂与三乙醇胺的配比及RSS在混合溶液中的含量为2个因素,系列研究了不同配比下透明岩体的透明度、类岩石性和强度可调性。研究结果表明:不同配比制备的透明岩体均具备透明性。不同配比制备的透明岩体试样在单轴抗压强度、应力-应变曲线和破坏模式方面与岩石力学性质相似,表明不同配比制备的透明岩体试样具有类岩石性。透明岩体试样的单轴抗压强度、峰值应变和弹性模量随E-44型环氧树脂和固化剂配比和RSS含量的变化而产生较大的变化,因此,可通过改变原料配比调整透明岩体试样的力学性质,制备的透明岩体试样满足强度可调性。

摘要：脱硫塔结构在矿山化工等多个行业中作为常见的脱硫装置,其稳定性至关重要。以某矿山脱硫塔结构为研究对象,开展了考虑流固耦合的脉动风作用下脱硫塔结构的抗风稳定性研究,探讨了开孔高度、开孔角度和开孔半径对脱硫塔结构抗风稳定性的影响规律。研究结果表明:不同开孔参数对脱硫塔结构抗风稳定性的影响非常显著,开孔角度对于结构抗风稳定性的影响最大;当开孔角度小于120°时,结构抗风极限承载力下降趋势较为明显,当开孔角度大于120°时,降幅趋于缓和;随着开孔高度的增大,结构抗风极限承载力先减小后增大;随着开孔半径的增大,结构抗风极限承载力逐渐减小,基本呈现线性关系。研究结果对脱硫塔结构开孔参数设计具有重要意义。

摘要：为研究深部巷道围岩分区破裂的形成机理,采用三维光弹应力冻结试验法研究深部巷道围岩的应力分布。光弹试验模型在径向约束条件下分别沿巷道轴向施加5、30、50、70和90 kN的荷载,光弹切片直观地呈现分区破裂围岩应力场。结果显示:当轴向应力达到一定水平时,巷道围岩应力分布呈现与巷道同心的完整圆环形,巷道附近围岩应力最大。随着巷道轴向应力的增大,与巷道同心的圆环形应力圈数增多,应力水平提高,且最大应力有远离巷道表面的趋势。研究表明:巷道轴向应力决定了分区破裂产生的破裂圈数,是影响巷道分区破裂的主要因素。随着轴向应力的增大,高地应力“绕过”巷道。三维光弹试验法为分区破裂力学研究带来方法上的进步。研究成果可为巷道围岩稳定性控制提供新的思路,为巷道的开挖和支护设计提供理论基础。

摘要：针对传统类神经网络智能优化算法存在的拟合性和泛化性不足等缺陷,引入一种集成学习算法——随机森林(RF)算法,为智能优化方法提供了一种新的求解方式。通过以黄山某石灰石矿山边坡软弱夹层力学参数为对象构建正交设计样本,将随机森林(RF)算法与传统BP神经网络和GA-BP神经网络模型的性能进行对比,结果表明RF算法在数据拟合精度和运行速率相较于类神经网络算法有很明显的优势,凭借其不易陷入过拟合以及泛化能力强的特点,能够很好地构建数据间的映射关系,同时算法模型凭借控制参数较少具有很好的可操作性。结合粒子群算法(PSO)的全局寻优能力,组合成RF-PSO混合算法应用到矿山边坡软弱夹层力学参数反演分析中,获得的反演力学参数通过边坡工程地质数值模型进行正分析对比,结果表明反演力学参数正分析计算的精度达95%以上,为矿山边坡软弱夹层力学参数反演分析提供了一种新的方法。

摘要：地下矿山开采通常持续几十年到几百年,新的掘进巷道在已有的巷道规划基础上加建,新旧更替致使许多矿山地下空间结构趋于复杂。从全局与局部视角,以国内某金属矿山为例,构建了地下矿山空间句法模型,借鉴空间句法各项指标,分别对该矿东区某矿段的整体空间特征以及主要工作面的局部空间特征进行分析,并提出了对应的优化策略。通过对矿山地下空间组构的量化分析,揭示了矿山地下空间结构布局特征以及与巷道功能之间的映射关系,为巷道前期开采设计与后期空间优化提供了直接且有效的支持和引导,同时对于该矿山智慧化建设具有重要参考意义。

摘要：构建矿井排水系统BIM模型是实现矿山生产信息现代化的客观要求,受矿山企业排水日常管理需求的影响,模型认知呈现多层次性,需要有精细结构的全景模型来满足不同层次的应用需求。因此,从语义特征的角度构建了矿井排水系统的多尺度BIM模型,并提出了“拓扑精细度”概念,探索在多尺度建模的基础上模型间的拓扑关系的变化,用以搭建矿井排水系统参数化族库及实现多尺度应用场景。通过试验论证,该方法能够关联矿井排水系统全生命周期中设计、施工及日常管理的各个流程,有助于提升模型的层次清晰度,减少细节冗余,提高建模工作效率,为满足矿井排水系统BIM管理的综合应用需求提供了数据支撑。

摘要：水—岩相互作用机制是边坡长期稳定性研究中的关键问题。针对目前水—岩作用研究中试验设计和研究对象与工程实际存在差异,导致边坡岩体渗流损伤机制不明晰的问题,利用自主研发的岩石剪切—渗流耦合试验装置,开展了高压渗流条件下的饱水砂岩剪切试验,分析了渗透水压对砂岩抗剪切强度、剪断面破坏程度以及法向应力—变形影响规律。结果表明:渗透水压对砂岩力学性质具有劣化作用,渗透水压力越大,饱水状态下砂岩抗剪强度、峰值法向变形与峰值剪切变形越小;当砂岩剪应力达到屈服点后,剪应力受裂纹贯通影响,会产生不同程度的剪应力降;在屈服破坏阶段,砂岩法向变形与法向应力变化在时间点上存在对应关系,两者变化规律反映了砂岩内部裂纹在该阶段的扩展情况;在剪切过程中,次级裂纹呈对称出现,随着渗透水压力增大次级裂纹逐渐减少甚至消失,剪断面趋于平整。研究成果可为连续强降雨作用下高陡边坡长期稳定性研究奠定基础。

摘要：含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。

摘要：爆堆形态是评价爆破质量的重要指标,研究影响其形态的主控因素可以更好地优化爆破质量。为了探究影响爆堆形态的主控因素,以乌龙泉露天矿爆破为背景,利用无人机倾斜摄影技术对爆堆形态进行三维建模,运用灰色关联分析模型确定出影响爆堆形态因素的主次关系。结果显示:本研究所分析的露天矿爆破的6个指标中,单位炸药消耗量、孔距和排距影响程度接近,灰色绝对关联系数分别为2.5765、2.5001、2.4601,钻孔深度影响程度最小为1.6657。通过结果分析得出,对爆堆形态进行优化时,应首先考虑炸药单耗量,随着炸药单耗量的增加,爆堆的松散系数也逐渐增大,当炸药单耗量为0.78 kg/m^(3)时,爆堆的松散系数最大为1.44;其次应该考虑孔网参数,孔网参数(孔距×排距)为7.5 m^(2)时,爆堆的松散系数达到最大为1.44,但孔网参数需根据矿区实际情况调整确定。依据爆破因素的敏感度调整爆破参数取值,可以优化爆堆形态从而提高爆破质量。基于三维可视化和灰色理论的露天矿爆堆形态分析能够为爆破后续工作以及爆破优化设计提供依据。