煤矿立井井筒非采动破裂的人工神经网络预测

应用人工神经网络的基本原理,建立了一个基于神经网络的煤矿立井井筒非采动破裂的预测系统,实现了立井井筒破裂预测的智能化。最后将神经网络预测结果与数值计算结果对比,认为应用人工神经网络对立井井筒破裂时间的预测比较准确、实用。     

兖州矿区立井井筒非采动破裂的非线性预测与判别方法

厚冲积层立井井筒非采动破裂工程地质灾害是人类工程与自然环境相互作用的结果,该灾害的发生给煤矿造成巨大的经济损失,本文采用神经网络及模糊神经网络的方法对立井井筒破裂进行了预测与判别,预测与判别的结果表明,采用神经网络与模糊神经网络方法能够很好适用于立井井筒破裂的预测与判别,准确性高,能够满足实际应用的需要。     

采动影响下井筒壁后岩体空间附加应力变化规律

本文较为详细地介绍了某矿井筒应力观测情况。得出了井筒壁后岩体空间附加应力随工作面推进的变化规律。观测结果表明 :井筒上部壁后岩体在铅垂方向上受张应力影响 ,而井筒底部壁后岩体应力的大小和性质与工作面的布置方式、开采顺序以及井筒与工作面的相对位置有关。     

厚冲积层立井井筒非采动破裂过程的三维耦合数值模拟

立井井筒破裂时,在底含、基岩、井筒之间包含三个同时发生的变化过程(1)底含水由基岩向矿井中的渗流;(2)深厚表土底部含水层的失水固结沉降与井壁附加力的产生;(3)立井井筒在附加力的作用下发生变形.本文采用拉格朗日元法对立井井筒的破裂过程进行了数值计算,且设置了界面单元来计算土与井筒之间的相互耦合作用,其计算结果揭示了立井井筒破裂过程中各个影响因素之间的变化规律,对于立井井筒破裂的机理分析及预防治理具有重要意义.     

采动影响下金川二矿区14行风井变形破坏机制探讨

竖井作为井下开采矿山的咽喉工程,在矿山的安全生产中起着举足轻重的作用.金川二矿区14行主力回风井位于矿体下盘,井深715.5m,穿过的工程围岩有超基性岩、花岗岩、大理岩、辉绿岩等以及F_207断层.该风井于1999年10月开工下掘, 2002年投入使用,2005年3月突然跨塌.本文根据现场调查和数值模拟,分析了风井变形破坏的特征和机制.发现主要有井壁错动开裂、片冒、冒落物冲击井壁等几种破坏形式,并得出在采动影响下最易在以下几个位置发生破坏:(1)井筒上部(0～200m),易出现拉裂破坏和围岩整体剪切滑动;(2)F_(207)断层及其上下接触部位(200～220m),井筒很有可能在此处发生上下错动,从而导致剪切破坏;(3)井筒中部(360～460m),受采动影响较大,可能发生鼓肚子破坏;(4)井筒下部F_(16)断层影响带(井底以上50m),岩体在采动影响下将发生松动,从而导致在结构面穿插部位可能发生冒落.     

采动影响下金川二矿区14行风井变形破坏机制探讨*

摘 要 竖井作为井下开采矿山的咽喉工程,在矿山的安全生产中起着举足轻重的作用。金川二矿区14行主力回风井位于矿体下盘,井深715.5m,穿过的工程围岩有超基性岩、花岗岩、大理岩、辉绿岩等以及F207断层。该风井于1999年10月开工下掘, 2002年投入使用,2005年3月突然跨塌。本文根据现场调查和数值模拟,分析了风井变形破坏的特征和机制。发现主要有井壁错动开裂、片冒、冒落物冲击井壁等几种破坏形式,并得出在采动影响下最易在以下几个位置发生破坏:①井筒上部（0～200m）,易出现拉裂破坏和围岩整体剪切滑动;②F207断层及其上下接触部位（200～220m）,井筒很有可能在此处发生上下错动,从而导致剪切破坏;③井筒中部（360～460m）,受采动影响较大,可能发生鼓肚子破坏;④井筒下部F16断层影响带（井底以上50m）,岩体在采动影响下将发生松动,从而导致在结构面穿插部位可能发生冒落。     

深层黏性土变形破坏的影响因素分析

河南刘河煤矿矿二1煤层上为厚度20~40m的第四系覆盖层,其中黏土层平均厚度为6.6m。由于第四系孔隙水含水组的四个含水段均为富水性中等及以上含水层,所以该层黏性土在受到上覆高压影响后能否控制顶板突水显得尤为关键,是解决新生界含水层下的安全开采的关键问题。通过室内实验测得该矿深度约在150m的4个钻孔土样的物理参数和土颗粒级配分析,按实验结果模拟深层黏性土,考虑受力面积、含水率和厚度3个影响黏性土破坏的主要因素,利用正交实验原理安排实验。结果表明,受力面积和含水率越大,黏性土的破坏程度增大;黏性土的厚度越大,破坏程度相应减小;3个因素中,受力面积的影响最大;当黏性土含水率在10%~25%,受力面积越小,厚度越大,黏性土不易发生破坏。该研究对预防和保证矿山安全生产具有重要意义。     

矿井通风对多年冻土井筒围岩热影响的数值分析 (Ⅱ): 多年冻土井筒围岩温度的变化规律

在多年冻土区进行煤矿地下开采, 通风作用改变了井筒围岩的热平衡条件, 从而引起了多年冻土上限及其井筒周围冻土季节融化层的变化, 有可能影响到井筒支护结构的稳定性. 因此, 研究在矿井通风作用下, 多年冻土温度场分布及随季节的变化趋势是有意义的. 基于ANSYS有限元分析软件, 针对多年冻土区某煤矿的赋存条件、 试验采场位置以及通风作用对冻土的影响范围, 建立了二维数值计算模型, 利用焓式有限元方法对多年冻土井筒围岩的温度特性进行了数值模拟, 分析了矿井通风对多年冻土井筒围岩的热影响程度, 其计算方法和结果为下一步多年冻土煤矿地下开采井筒支护设计提供参考依据.     

基坑开挖引起围岩变形破坏过程的数值模拟分析

应用自行开发的岩石破坏过程分析软件F-RFPA2D对澳门某基坑开挖引起围岩及地表变形破坏进行了数值模拟分析,认清了围岩破坏模式及发展全过程,得到了和实际情况基本一致的结果,说明了F-RFPA2D程序做为一种新的数值模拟方法,可以用来研究基坑、边坡开挖引起的围岩破坏过程.     

赵固一矿首采面覆岩破坏高度研究

以赵固一矿首采面二1煤顶板作为研究对象,分别应用公式法和岩石破裂过程分析系统 (F-RFPA2D) 确定在分层开采条件下首采面敷岩破坏的高度.并结合顶板破裂的模拟演化过程,为以后留设防水煤柱提供有效的技术参数.     

断层附近地应力扰动带宽度及其影响因素

在建立正断层模型的基础上,利用三维有限元数值模拟方法研究了断层附近地层中的地应力变化规律。其结果表明,由于断层活动,在断层附近普遍发育应力扰动带;在应力扰动带范围内,地应力方向和大小发生明显的变化,断层中部附近应力值普遍较低,而断层端部的应力值通常异常增大。应力扰动带的分布范围主要受断层规模的控制,与断裂带的岩石力学性质、断层走向、断层面形态和边界应力条件等因素也密切相关。随断层长度和断距逐步增大,应力扰动带的宽度相应增加。断裂带的岩石越破碎,其岩石弹性模量越低,断层对地应力的影响宽度越大。断层走向与区域最大水平主应力方向越接近垂直、断距与断层长度的比值越大,区域内的差应力越大,则扰动带宽度与断层规模的比值也越大。选择渤海湾盆地BZ-X油田进行验证,在建立油田实际三维地质模型基础上,根据边界应力条件,利用三维有限元方法对沙河街组二段的地应力分布进行了数值模拟计算。根据断层周围的地应力变化,确定了应力扰动带的分布范围,断层附近应力扰动带宽度的分布规律与正断层模型分析结果相一致。      

深部隧道爆破开挖诱发围岩损伤与扰动效应数值分析

现阶段,不同地应力条件下深部岩体受爆破作用的损伤破坏分析尚显不足。为了研究深部隧道围岩爆破开挖损伤破坏规律,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型,对不同地应力环境下隧道爆破效果影响因素、围岩扰动范围等问题进行数值分析。结果表明：双向等压隧道的断面损伤程度与地应力水平呈负相关;随着地应力上升,地应力对隧道底板的损伤抑制作用渐为明显;隧道腰部围岩受爆破扰动较为突出,其应力和振动速度均随侧压力系数增大而大幅升高,且振动速度增幅超过40%,明显高于顶部围岩;在垂直应力20 MPa条件下,腰部测点应力、振动速度幅值随侧压力系数增加而增大的趋势较缓;当垂直应力升高至60 MPa时,侧压力系数对围岩扰动的影响较大。相关结论对实际工程施工具有重要指导意义,同时对隧道围岩稳定性监测与支护参数优化具有一定参考价值。     

上埋式盖板涵受力特性及影响因素研究

现行公路桥涵设计通用规范中的土压力计算方法不能准确反映上埋式盖板涵的实际受力状态。结合现场测试和有限元数值模拟方法,分析了上埋式盖板涵在路堤填土荷载作用下的变形规律和受力特性,讨论了填土高度、填土性质、涵洞几何尺寸及地基弹性模量等因素对结构变形和受力状态的影响。研究结果表明：在填土荷载作用下,涵洞顶板、底板和侧墙均产生弯曲卸载现象,涵洞顶板、底板垂直土压力以及侧墙的水平土压力呈非线性分布,其实际受力状态与规范方法计算的结果存在较大差异。随着填土高度的增加,涵洞顶板和底板跨中及侧墙7h/8附近（h为涵洞侧墙高度）受到的土压力增长较慢,而在其他位置处土压力增长迅速。上埋式盖板涵设计和施工应综合考虑各种因素对结构受力状态的影响。     

双圆盾构掘进施工扰动土体附加应力分析

应用弹性力学Mindlin解建立了双圆盾构掘进引起土体附加应力积分表达式。运用复化Gauss-Legendre数值积分公 式,定量分析了双圆盾构正面推力、盾构与土体侧摩阻力对土体扰动的程度及范围。分析表明,双圆盾构掘进对土体扰动具有区域性特征,盾构机上部表现为背土挤土,侧面则表现为挤压剪切效应,并且侧摩阻力对土体的扰动程度更大。所得结论对于双圆盾构穿越临近地下管线或建筑物桩基的施工提供理论依据。     

深部岩柱在动态扰动下力学响应的数值模拟

在复杂应力状态下对深部岩柱动态扰动的力学响应进行了数值模拟。通过改变侧压系数,来改变岩柱所受的地应力状态,进而分析不同应力状态下岩柱对外界动力扰动的力学响应;通过改变动态扰动的作用时间,来分析动态扰动时间的变化对处于不同应力状态下的岩柱稳定性的影响。数值模拟结果表明,动态扰动对巷道岩柱破坏的触发与岩柱所处的地应力状态密切相关,侧压系数越小,外界的动态扰动对其影响就越明显。动态扰动的作用时间也是影响巷道岩柱稳定的重要因素,随着应力波作用时间的延长,动态扰动给巷道稳定性带来的影响越大。     

预应力锚索在滑坡体加固中的影响因素分析

预应力的不稳定变化关系到工程运营期的安全性,因而,研究锚固力的波动变化显得非常重要。结合实际工程,据现场监测资料,对边坡加固工程锚固力的变化进行了分析研究,并分析了施工过程中及雨季预应力在各种影响因素作用下的变化规律,最后,提出了针对性的施工建议。     

重庆涪陵焦石片区岩溶发育规律及影响因素分析

本区岩溶组合形态分为垄岗谷地中山、垄脊槽谷低—中山、岩溶峡谷中山、溶丘谷地低山四种类型。岩溶洞穴主要分布在卷洞河流域、包鸾河流域、乌江干流、长江干流。岩溶发育分布特征受到多个因素的影响,碳酸盐岩岩性组合是其物质基础：区域构造及新构造运动是其影响因素。     

山区公路斜坡填筑路堤应力形变特征及影响因素分析

以某高速公路的土石混料填筑路堤为研究对象,通过室内大型三轴试验,获得填料的力学参数并建立相应本构关系;在此基础上,对斜坡的不同坡度及设置开挖台阶条件下的填筑路堤进行了数值模拟分析,揭示了该斜坡路堤的应力形变特征,并分析了影响因素。结果表明,填筑体以沉降变形为主,在中下部引起水平外鼓,填筑体与斜坡间有相对滑动趋势;内部应力从路基表部向深部增加,在交界面附近应力产生集中并达到最大;应力、形变值与填基高度成正比,与坡度成反比;随坡度增加,位移矢量偏移加剧,相对滑动趋势增强,设置开挖台阶能有效消除此种滑移趋势,提高路堤的稳定性。     

管道穿越黄土陡坡斜井工程稳定性分析

长输油气管道工程频遇黄土冲沟,给管线的施工和安全运营带来了困难。基于邓肯-张非线性弹性本构模型,利用数值模拟方法,对斜井开挖法穿越边坡的井周及坡体的受力变形规律进行了系统的研究和分析。结果表明,在确保斜井布设在边坡潜在的最危险滑动面以外的前提下,坡顶斜井入口越接近坡肩,斜井井周及坡体的稳定性越好。鉴于黄土斜井拱顶易出现塌落的问题,基于多工况数值模拟分析结果,结合响应面方法,构建了拱顶屈服区深度的预测公式,经验证相关性良好,可用于对斜井穿越黄土冲沟或陡坡的支护设计。     

土石混合体注浆扩散机制及影响因素试验研究

为了研究浆液在土石混合体中的扩散机制及其影响因素,以重庆地区土石混合体为研究对象,研制了一套可重复使用的室内注浆模型试验系统,开展了不同含石量、孔隙比、浆液黏度和注浆压力等条件下土石混合体注浆模型试验研究。研究结果表明：浆液在土石混合体中主要以渗透、劈裂的方式扩散。当含石量由低到高变化时,浆液主要扩散方式由劈裂扩散转化为渗透扩散;中等含石量时,劈裂扩散与渗透扩散相当。在试验的基础上,结合支持向量机制论建立了土石混合体注浆扩散半径预测模型,并基于该模型的计算结果,获得了渗透扩散半径和劈裂扩散半径影响因素的影响次序分别为：含石量>浆液黏度>孔隙比>注浆压力、含石量>注浆压力>浆液黏度>孔隙比。含石量对扩散形式的影响最大,对扩散半径值的影响占主导地位,建议实际工程中应根据土体含石量分区段进行注浆技术参数设计。