劲性搅拌桩芯桩荷载传递规律理论研究

劲性搅拌桩是一种典型的复合材料桩,基于复合材料力学原理及明德林位移解,对劲性搅拌桩中芯桩轴向应力、水泥土桩-芯桩界面剪应力进行理论分析,得到了劲性搅拌桩芯桩轴向应力、界面剪应力的分布规律,并与现场试验结果进行对比分析,结果表明：该理论分析结果与现场试验结果规律是一致的,可与试验结果互为验证,对于分析劲性搅拌桩的工作机制具有一定的理论价值。     

加锚岩体流变特性及锚固控制机制分析

通过室内蠕变试验和理论分析,对加锚改善岩石流变力学特性进行了研究,并探讨了锚固控制岩石流变的力学机制。采用RLJW-2000型流变试验机,对红砂岩及其加锚试件进行分级加载（100 h以上）单轴压缩试验,结果表明,加锚后岩石的流变应力阀值提高了20%～30%? c,且不同应力水平流变量均能得到一定控制,加锚使试件的长期强度增加了5%～10%? c。此外,基于整体协调变形原理,建立了加锚体流变本构方程,推导出了一维B-K模型解答,算例分析表明,锚杆密度越大,对岩石流变控制效果越好,得出锚杆等效刚度是约束岩石流变的主导因素,但从技术经济角度考虑,锚杆支护密度与岩石流变参数之间存在一个合理的匹配区间。研究结果对长期使用的岩体工程锚固支护设计提供了理论依据。     

煤巷掘进迎头煤与瓦斯突出的突变机制分析

将巷道简化为圆形,并将掘进迎头视为圆形直立层裂体建立力学模型;导出了层裂体总势能函数的表达式,建立了圆形层裂体的折叠突变模型,得出了瓦斯突出起动的突变条件,并用有限元方法进行了数值模拟。研究表明,层裂体两侧压力差超过临界值将导致瓦斯突出,这对有效防止瓦斯突出具有重要指导意义。     

基于混沌理论的煤与瓦斯突出前兆时序预测研究

煤与瓦斯突出的预测研究通常是通过监测对煤与瓦斯突出的启动比较敏感的指标来进行,指标监测数据的大小和变化规律是进行预测的基础。首先介绍了一步预测和多步预测的基本原理,然后对2组瓦斯浓度数据序列利用全域法、零阶局域法和一阶局域法进行了对比计算;计算结果表明,加权一阶局域法的预测精度相对较高,该方法对混沌性强的数据序列的预测精度高于混沌性弱的数据序列的预测精度。     

细观非均质岩石蠕变特征的物理元胞自动机模拟

岩石是经历多次地质运动形成的极为复杂的材料,而蠕变是其典型的力学特征之一,因此,探索模拟岩石蠕变新方法是岩石力学所面临的重要课题。基于八邻居Moore元胞,根据岩石蠕变特征,采用广义能量构造元胞蠕变及破坏演化算法,建立相应岩石蠕变的物理元胞自动机模型,编制相应软件,实现了对细观非均质岩石从稳定蠕变、临界蠕变到加速蠕变特征进行了有效模拟,为进一步研究岩石的蠕变行为提供了一个新的有效途径。     

矿区岩层运动非线性动力学特征及预测研究的基本框架

本文把声发射作为序参量描述了岩层运动过程中的自组织性,通过Lyapunov指数的计算对岩层运动过程中的混沌性进行了分析;提出了确定系统独立变量数目的准则和利用自组织映射神经网络确定独立变量类型的方法,最终建立了岩层运动的非线性动力学反演预测方法,从而构成了岩层运动非线性动力学预测研究的基本框架,这对地震、煤矿冲击地压等地质灾害的预测具有重要参考价值。