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：全尾砂颗粒群在深锥浓密机给料井内的絮凝沉降行为是固液分离的关键环节。为探究给料井内流场特性,从而提高尾砂深度脱水性能,基于给料井亚克力相似模型、粒子成像测速技术和絮团示踪技术,设计了一套深锥浓密机给料井内流场特性可视化试验系统,并对不同进料流量下给料井原位絮凝体系下的全尾砂颗粒群流场进行了可视化研究。研究结果表明:随着进料流量的增加,相对停留率和湍动能衰减率整体上逐渐增大并趋于稳定,且进料流量存在极限最优值;当进料流量过小时,进料初始动能不足,全尾砂无法充分在给料井内做螺旋运动,絮凝效果较差;当进料流量过高时,给料井出口湍动能仍较大,破坏已完成絮凝的颗粒群,絮凝效果也较差。

摘要：针对金川二矿区610m水平井下破碎站建设时面临的硐室周边工程地质条件复杂、岩体稳定性较差和岩体工程密度较大等问题,结合现场工程调研和前期地质勘察结果,确定了采用上斜坡接力导硐法,从大件道上斜坡接力导硐至硐室顶部后分层、分区下刷完成硐室的深部破碎站高效施工技术方案.其技术参数为:导硐开挖断面宽和高分别为4.00 m、3.75m,导硐坡度为22°26′51″,3个分层高度分别为4.2 m、3.5m和4.7m.同时,通风系统、出毛系统、动力系统和辅助设备4个方面经过系统配置后可确保破碎硐室顺利施工.最后,对破碎硐室施工技术参数、施工顺序和工序进行优化调整,保障了其与周边相邻工程的顺序衔接.工程实施结果表明,该设计方案合理,硐室稳定性较好,突破了在工程地质复杂、岩体稳定性差和岩体工程密度大等条件下进行施工的技术难题,可为相关领域提供技术借鉴和参考.

摘要：地应力场是各类地质灾害的主要诱发因素,对岩体的变形机制与稳定性分析起到控制作用,也是进行岩土工程和采矿工程设计、建设与动力性灾害防治的重要依据。随着地下空间的开发利用向着规模更大、埋藏更深的趋势发展,大量的深部工程都不可避免的面临复杂的工程地质条件和高量值的地应力状态。深部地质体应力场的影响因素众多,地质构造、温度、渗透压力与地质演化发展史对地应力的方向、量值均有显著影响。随着工程深度的增加,受工程扰动影响,地质状况会变得更加复杂,工程灾害也会随之发生,如岩爆、矿压显现加剧、巷道围岩大变形、流变等,然而,地应力水平的增加和地应力状态的改变是造成这些工程灾害的根本原因。在深部工程建设前,准确地掌握地应力场的分布状态,可有效的指导工程的设计、安全施工和灾害控制,对地下工程的设计与施工意义深远。现场实测是获取区域地应力场的直接的方法,但因费用高和点位测量精度低等因素,无法大规模开展测量工作。为此,基于现场钻孔测量的个别离散点应力测量结果,采用数学和物理相结合的方法对区域地应力分布的推算和拓展成为一个切实可靠的方法。为了更精确地反演与构建深部复杂地质条件下地应力场的分布,本文主要开展了以下几方面的工作:(1)建立深部复杂条件下的地质体应力场反演算法—深度信息学习算法①深度信息学习算法中的非连续与连续优化学习体可对地应力场的局部非连续信息特征信息和区域连续性特征信息进行挖掘与学习,保障了深部复杂地应力场整体与局部的反演精度。②深度信息学习算法中的子监督学习体可对地应力场训练误差与计算模型概化误差进行有效表征与利用。③深度信息学习算法中的交互式学习体可对各工况地应力场优化后的算法模型进行集成,集成后的模型算法具有各子算法模型中的优势信息融合与不良信息摒弃的功能,从而确保迭代计算过程收敛至全局最优解。(2)分析深部地质构造与地应力场分布特征的关系研究,提出深部构造区地应力场的特征信息提取与解析方法①收集230组深部煤系地层地应力场实测数据和132组深部金属矿地层地应力场实测数据,通过数理统计与分析的方法,获得2类地层深部范围内的地应力场分布规律。②采用模糊数学和数理统计的方法,建立地质构造对测点地应力场的影响度的定量化表征方法,以及应力信息粒子生成方法。③基于弹塑性理论与板块运动学说,推导深部褶皱构造与断裂构造形成的临界条件与区域地应力场分布。④建立能够有效解析深部复杂地应力场的非连续性构造载荷与自重载荷条件,以及对含有断层与褶皱构造的复杂地应力场的解析方法。(3)建立多场耦合条件下的地应力场非线性计算方法①系统地分析深部地质体温度场–渗流场–地应力场的耦合作用机制,以及岩体温度场和渗流场对地应力场的影响机制。②阐明深部岩体多场耦合作用规律,建立深部岩体多场耦合作用下的非线性地应力场迭代计算方法。(4)提出多尺度地应力场反演与重构的计算方法,实现了跨尺度地应力场特征信息的解析与迭代计算①分析地应力场的微观与宏观的尺度特征,提出五级尺度地质体的概念模型。②基于地层、地质构造及岩性的尺度间差异性特征,建立地质体多尺度表征方法。③针对不同尺度下的地应力场形成机制与分布特征,建立多尺度地应力场载荷边界条件。④探究多尺度地质体地应力场分布的异同性,建立不同尺度地质体模型区块链接方法与跨尺度深度信息学习算法。

摘要：为加强安全专业学生的价值观建设、提升安全类课程思政水平,以社会主义核心价值观为思想政治引领,基于ADDIE教学模式,构建“五维度”安全类课程思政教学模式。在分析阶段,分析社会主义核心价值观融入安全类课程思政教学的现实依据;在设计开发阶段,将社会主义核心价值观与专业课程内容融合,构建“五维度”思政教育素材库;在实施阶段,运用案例教学法等多元化手段;在评价阶段,构建四位一体评价体系。形成分析—设计开发—实施—评价的教学闭环,既有助于提高教师的思政能力与专业课的思政水平,也有助于提高学生的爱国热情和对专业的认知,为学生将来服务社会提供价值引领。

摘要：目的:针对大冶铁矿随着采深的降低矿石储量逐渐减小的问题,将-450 m中段及-540 m中段进行并段开采是解决深部开采开拓工程量大、投资高的有效途径,充填法高阶段并段开采的可行性和安全性都有待进行探索及研究。为保证大冶铁矿高阶段并段开采安全高效进行,基于工程地质条件和岩体质量分级结果,开展了大冶铁矿采场高阶段并段开采结构参数优化研究。方法:基于Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算方法,引入矿岩质量指标,分析矿山各个巷道开采安全要求和断面尺寸,合理确定相应的采场结构参数,计算得到采场最大允许安全跨度。针对高阶段并段开采扰动对上覆岩层的影响,利用FLAC 3D有限元模拟软件对采场高度为105、120、135 m三种方案分别进行了数值模拟研究,得到了不同开采方案下采场顶底板位移变化值和应力分布规律。结果:当阶段高度不超过120 m时,最大位移出现在顶底板中部且变形较小,出现塑性破坏区较少,能保证矿山安全开采。当采场高度达到135 m时,充填体两侧出现拉应力,采场两侧充填体位移量较大,超过采场稳定性。结论:1)结合“Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算”方法,综合考虑岩体完整性、节理特征、地下水和地应力等因素的影响,确定大冶铁矿高阶段并段开采极限跨度为20 m。2)基于FLAC 3D数值模拟软件,针对三种采场阶段高度一步骤和二步骤回采前后应力场、位移场和塑性区对比分析,确定采场高度不宜超过120 m。意义:研究结果以期为大冶铁矿高阶段并段安全开采合理的采场结构参数优化提供依据,并为国内外同类矿山高阶段开采采场结构参数设计提供参考。

摘要：为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实时声发射监测和试验后CT扫描相结合的手段,研究预制裂隙方位对岩石在多阶段增幅疲劳荷载作用下的结构劣化特征及岩桥断裂模式。试验结果表明:(1)随着裂隙角度的增大,岩石的疲劳强度、体积变形以及疲劳寿命逐渐增大,且体积变形增长速率越来越快,基于不可逆轴向应变,提出一种描述岩石疲劳损伤的两阶段损伤演化模型。(2)岩石破裂过程中声发射振铃数及能量变化受裂隙角度影响,累计振铃计数与累计能量计数随着裂隙角度的增大而增加,岩石在应力幅值突然增加时刻的累积损伤要大于疲劳加载阶段。(3)试样疲劳力学试验后的工业CT扫描揭示了岩桥段破裂形成的不同缝网模式,且受裂隙角度影响较大,裂隙网络的复杂程度随着裂隙角度的增加而增大,表明裂隙角度越大,岩石越不容易发生疲劳破坏。试验结果有利于深入理解裂隙型孔洞岩体的疲劳破坏机制,可为应力扰动作用下裂隙岩体巷道开挖设计、围岩稳定性控制及岩体长期稳定性提供必要的理论支撑。

摘要：为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性,分别对经过25、200、400、600、800和1000℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验,并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟,研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化规律、孔隙率增加相对于裂纹扩展贯通的滞后性规律.研究结果表明:(1)在25~1000℃的温度范围和50~100 mm的直径范围内,温度与尺寸效应对砂岩巴西劈裂强度均有显著影响,且尺寸效应影响程度更大.在加热过程中,由于岩石内部首先发生热膨胀,然后在热应力作用下产生损伤,因此砂岩劈裂强度先有所增大,在400℃之后持续降低,劈裂强度下降约34.66%~35.10%;随着尺寸增大,岩石内部积聚的能量释放产生大量微裂隙,导致砂岩试样劈裂强度降低,下降约55.61%~56.99%.(2)砂岩巴西劈裂强度劣化幅值与其直径之间满足负指数函数关系,可用于预测不同尺寸高温砂岩的巴西劈裂强度.(3)砂岩在巴西劈裂过程中的孔隙率增加相对于裂隙扩展贯通滞后的荷载差值随温度升高以及尺寸增大而增大;考虑两因素的耦合作用,尺寸效应对荷载差值的影响程度随温度的升高而降低,温度对荷载差值的影响程度随砂岩尺寸的增大而降低.研究成果对火灾后顶板维护,初步预测顶板强度具有一定参考意义,也可为核废料处理、地热资源开发和深井工程等涉及高温和尺寸变化的岩体工程设计提供有益参考.

摘要：为了评估细粒尾砂堆存体受到爆破或矿震等动力荷载时的抗液化强度,探明堆存体无侧限抗压强度(UCS)、循环应力比(CSR)和有效围压对其抗液化强度的影响规律,对细粒尾砂堆存体试样开展动三轴试验。本文分析了不同强度堆存体动孔隙水压力、动变形、应力-应变关系和有效应力路径发展规律,构建了堆存体液化循环次数的预测模型。结果表明:低灰砂比堆存体动孔隙水压力比达到0.95的时间总早于轴向应变达到5%的时间。液化循环次数随UCS和有效围压增加呈线性增长,随CSR增长呈负幂函数下降。液化循环次数对UCS最为敏感,其次是有效围压。当循环应力比小于0.12时,液化循环次数大于249次,液化风险较低。可根据UCS与液化循环次数的关系,设计配比以保证井下堆存体不液化。

摘要：为探讨寒区裂隙岩体含冰裂隙在冻融循环作用下的冻胀力演化规律,进而揭示疲劳冻融对岩体结构劣化的影响机制,采用自行设计的8通道冻胀力实时监测系统开展了不同岩性、不同裂隙几何形态下的冻胀力测试试验,获取了多次冻融循环中冻胀力演化曲线,并分析了岩性和裂隙几何形态对冻胀力演化规律的影响。研究表明:(1)冻融循环造成岩体结构劣化是冻胀力引起岩体疲劳损伤的过程,每个冻融循环的冻胀力演化过程都经过孕育阶段、暴发阶段、跌落回稳阶段、回升阶段和消散阶段,并且发现了冻胀力回升这一现象;初始冻胀力峰值可作为裂隙岩体抗冻融损伤指标;(2)在多次冻融循环作用下岩体裂隙冻胀力不断暴发、积聚和释放,期间产生的裂隙累积损伤驱动着裂隙持续扩展,引起岩体进一步的疲劳劣化;疲劳冻融作用下,初始冻胀力峰值与二次冻胀力峰值变化趋势可作为裂隙岩体受冻融影响损伤劣化程度的判断依据;(3)岩体结构特性影响冻胀力演化规律,岩体基质的微细观结构影响冻结过程中水分迁移;宏观预置裂隙几何形态影响冻胀力演化规律,扩展程度越大的裂隙积聚出的冻胀力越大。疲劳冻融下冻胀力演化规律的研究可为寒区岩体工程长期冻融稳定性预测及工程建设提供理论依据。