用滑块模型对冲击地压的研究(Ⅰ)

根据冲击地压发生的力学条件和地质条件，引入(Ruina,1983年1单状态变量本构模型(Single state variable model，SSVM)对冲击地压的动力学行为和演化行为进行了描述。研究表明：模型中参数K，β对冲击地压系统动力学行为和状态变量演化行为贡献较大，而系统动力学行为和演化行为对φ，f初值的敏感性相对较低。模型模拟了冲击地压系统的粘滑特性和冲击地压系统的动力失稳过程，较好地解释了冲击地压的发生机理，为冲击地压失稳破坏的预测预报提供了理论依据。     

冲击地压的滑块模型研究

冲击地压具有典型的粘滑特性,用(Ruina,1983年)双状态变量模型(Two State Variable Model, TSVM)可以很好地模拟冲击地压的这一特性。在分析冲击地压系统的运动特性的基础上,根据冲击地压发生的力学和地质条件,研究了用双状态变量本构模型来模拟冲击地压的动力学和演化行为。分析表明：模型中参数K,β对冲击地压系统动力学行为和状态变量演化行为贡献较大,而系统动力学和演化行为对 , f初值的敏感性相对较低。模型模拟了冲击地压系统的粘滑特性和冲击地压系统的动力失稳过程,较好地解释了冲击地压发生机理,为冲击地压失稳破坏的预测预报提供了理论依据。     

冲击地压的非线性非连续特征

从冲击地压的现象出发,通过煤岩摩擦滑动试验研究,探讨了冲击地压的非线性非连续特性。在此基础上,提出了冲击地压的控制途径。     

基于进化神经网络的冲击地压非线性动力系统建模

冲击地压是一种危害很大的矿山灾害之一。理论研究表明,冲击地压实质为一种矿山岩体的动力现象,是矿山开采带来的一种动力学灾害。考虑到冲击地压的动力学特点,采用基于免疫进化规划的进化神经网络,进行了冲击地压非线性系统的建模研究。并采用一个矿山实测得到的震级数列,进行了进化神经网络方法的实用性验证,结果表明,进化神经网络,不但模型拟合精度高,而且,其预测性能也较好,是一种进行冲击地压非线性系统建模的较好方法。     

煤层冲击地压的层裂模型

提出了描述煤层冲击地压的一维模型。该模型把煤体破坏分为两个阶段－层裂和和失稳，并用支承压力分布特征描述煤体的失稳破坏。该模型还描述了重力场条件下的煤层失稳机制。     

狭窄煤柱冲击地压失稳的突变理论分析

本文用突变理论研究了狭窄煤柱冲地压失稳过程的机制。导出了失稳的充要力学条件判据及突变时煤柱的突跳量与释放能量的简单表达式，提出了刚度效应－扰动触发响应失稳新理论。本文的讨论，从整体上深化了对部地压失稳机制的认识。     

神经网络在冲击地压危险性预测预报研究中的应用

分析了影响冲击地压危险性的主要因素,首次利用神经网络模型模拟各个因素之间的复杂的非线性关系,消除了传统预测方法中的人为确定冲击危险指标的影响。检验结果表明 :模型可靠,预测精度高。为冲击地压与人工智能等高新技术的进一步结合奠定了基础。     

冲击地压预测的遗传神经网络方法

根据重庆市南桐矿务局砚石台煤矿的生产技术条件和开采地质条件,针对传统方法预测冲击地压存在的弊端,运用BP人工神经网络和遗传算法相结合的方法,通过改进激励函数来缩短训练时间,并利用给权值加入动量项和变速率学习方法,减少学习中的振荡,来对该矿冲击地压预测进行研究。工程实际应用表明,该方法能有效的确定网络结构和训练参数,并可以很好地应用在相关工程上。     

煤柱冲击地压的解析分析

提出应用煤层塑性软化理论和材料失稳的动力判别准则,对煤柱冲击地压进行的解析分析方法。计算顶板变形和煤柱应力分布规律,探讨有关参数对煤柱产生冲击地压的影响、临界载荷随煤的强度σe、E/λ的变化规律,得到煤柱发生冲击地压现象的临界点。     

基于钻屑法的冲击地压危险性检测研究

为得出耿村煤矿13210回采工作面冲击地压危险性指标,对该工作面进行了钻屑法研究,研究发现根据现场测试的大量数据绘制的钻屑量曲线图可分为3种类型,分别为“孔底升高型”、“多峰型”、“单峰型”,使用3种钻屑量曲线图,可以排除误差数据,确定有效数据.根据筛选的有效数据,得出当最大钻屑量为2.5 ～3.0kg/m,峰值位置距离煤壁距离为6 ～8m时有冲击地压危险性,但无严重冲击地压危险,对于今后冲击地压危险性的检测起到了重要作用.     

基于组合赋权的岩爆倾向性预测灰评估模型及应用

提出一种用以确定岩爆灾害评价中各指标权重的组合赋权（GEM-GW）方法。该方法依据信息熵理论,对基本熵权法进行改进,理论上解决熵权法在某些情况下不适用的问题,并引入欧几里得距离函数,使得主、客观权重之间和偏好系数间的差异程度一致,从而获得理想的综合权重。在该基础上,根据岩爆的成因及特点,选取影响岩爆的主要评价指标,同时对灰色聚类法进行优化,建立基于组合赋权的岩爆倾向性预测灰评估模型。利用该模型,对国内外一些重大深部岩石工程岩爆案例进行分析,并与模糊综合评判法、属性综合评判法、未确知测度评价法和物元分析法及实际情况进行比较。研究结果表明,该模型预测结果与实际情况吻合较好,预测精度较高,从而验证该模型的有效性及实用性。研究方法为岩爆灾害的准确预测提供一种切实可行的途径。     

基于强度折减概念的滑坡稳定性三维分析方法(I)：滑带土抗剪强度参数反演分析

滑带土抗剪强度是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一。因此,基于临界状态假定的二维反分析方法得到了广泛应用。但是,自然界发生的滑坡基本上呈三维形态,其主滑方向有时变化也较大,使得有必要研究一种滑带土抗剪强度的三维反分析方法和滑坡稳定性的三维评价方法。笔者建议了一种基于强度折减概念的滑带土抗剪强度反分析方法,即通过逐步折减滑动面的强度参数,使滑动面的塑性区完全贯通,此时,塌滑体处于极限状态,所用强度参数即为滑带土的平均抗剪强度参数。从洪家渡水电站1#塌滑体计算成果来看,反演的滑带土摩擦角较二维反演值低4.1?,反映了滑坡体的三维效应,验证了所建议方法的可行性。     

拉应力条件下岩石细观力学本构模型和渗透系数张量研究(I):各向异性损伤本构模型

在拉应力作用下的考虑渗流的岩石本构模型研究尚且很少。采用细观力学研究了岩石损伤变形过程,考虑了渗流过程。由于选用了新的微裂纹扩展准则,提高了解方程效率;采用细观力学成果建立了考虑渗流的微裂纹面不连续变形对岩石变形影响规律,并采用断裂力学成果建立了考虑渗流的微裂纹应力强度因子;建立了同时考虑微裂纹扩展过程和渗流过程的岩石各向异性损伤本构模型,该模型也适用于岩体。     

花岗岩动三轴抗压强度的裂纹模型研究(Ⅱ):应用

根据压缩载荷作用下的滑移型裂纹模型，结合裂纹的动态断裂准则，模拟了花岗岩在应变速度从10^-4-10^0s^-1以及围压力20，50，80MPa时的强度特性。结果表明，模拟结果与实验结果基本一致。还探讨了地从裂纹扩展和聚合特性入手揭示岩石材料强度随应变速率以及围压变化的机理。     

单轴受压状态下钢纤维混凝土损伤本构模型研究

针对钢纤维混凝土在单调载荷条件下损伤行为的复杂性,根据Weibull统计分布理论和等效应变假定原理,得出了钢纤维混凝土损伤本构模型,基于试验数据,确定了模型参数。分析计算结果显示,该模型可以有效地描述单轴受压状态下钢纤维混凝土的损伤过程。     

坡积松散体稳定性模型试验研究

云南西北部三江源高海拔、高深切地区,坡积松散体稳定性是公路边坡面临的主要问题之一,模型试验是研究松散体稳定性各影响因素最有效的手段。根据相似原理,设计模型试验的主要几何相似常数,采用一系列手段改造模型试验材料,使其达到材料强度、重度相似。一系列模型破坏条件真实再现现场坡积松散体的滑坡条件,试验结果分析对相关设计、施工和科研人员有较好的借鉴作用。模型试验材料从松散状态到较密实状态,开始破坏的自然坡角提高42%～100%,c值提高约50%～120%, 值提高约6%～8%,密实状态提高,坡体的强度提高,相应坡体的稳定性提高,起始破坏的自然坡角也显著提高;降雨使坡体含水率提高近饱和时,充分软化的c值下降约70%, 值下降约7%,表明雨水下渗软化是导致坡积松散体产生滑动的最根本、最直接的因素。模拟降雨的土体强度变化过程对松散体边坡稳定性研究有较好的参考价值。     

大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)

变径桩在桥梁桩基和软土地基处理得到了一定程度的应用,对其承载特性和工作机制的研究十分必要。通过室内大型模型试验,对大直径变截面单桩的荷载与沉降关系、桩侧摩阻力分布形式、桩身内力和桩端、变截面处的破坏模式等问题进行了探讨,试验结果表明,在桩顶截面相同的情况下,变截面桩竖向承载特性受变截面比影响显著,变截面比越小,竖向极限承载力越小。模型试验P-S曲线不存在最优变截面比,变截面比设计受桩横向受力特性的控制。变截面处土体挤土效应的发挥是以牺牲桩顶位移为代价,在只有到达一定桩身位移时,才体现明显的挤土效应,使承载力提高。     

超临界水压力-体积-温度（PVT ）新数据的评价

1990 年以来,超临界水的PVT 实验数据和分子动力学模拟数据已延伸到很高的温度和压力。文中详细评价了这些数 据的质量。国际水和水蒸汽性质学会所推出的1995 年版的水的状态方程（IAPWS95）被选作评价的可靠基础,同时辅以 其适当的外延。分析结果表明,Zhang and Duan （2005）的模拟数据和Abramson and Brown （2004）通过声速实验值反演 得到的PVT 数据与目前最精确的水的PVT 数据吻合得很好,但后者有较小的系统偏差。其它几组数据都有较大的系统偏差 或不确定度。其中,Belonoshko and Saxena （1991）的模拟数据P -T 范围很宽,但不确定度很大,而且有显著的系统偏差。 Brdoholt and Wood （1993）的模拟数据也有显著的系统偏差。随着压力的增加,这两组模拟数据的体积偏差都有由正转负 的趋势,其中后者尤为显著,而且在高压下离散性很弱,因而易于校正。Withers et al. （2000）,Brodholt and Wood （1994） 和Frost and Wood （1997）的实验数据都有明显的正偏差,其中前一组的偏差较小,后两组的偏差较大,原则上均可近似地 校正。Larrieu and Ayers （1997）的数据总体不确度较大,其中偏差较小的数据仅限于特定的温度和压力,其它数据的偏差 没有明显的规律。这些结果应当有助于上述新数据的正确使用和进一步优化。