隧道中的地质雷达技术应用效果

地质雷达勘探技术以其独有高分辨率、高效率、无损检测的特点可满足超前地质预报施工要求，在隧道施工，能够准确预报掌子面前方岩体构造情况和不良地质体，对隧道混凝土衬砌常见的问题如：衬砌和围岩的结合部的缺陷、局部裂缝、衬砌厚度不足、土衬砌与围岩出现的脱空、回填欠实、富水区等进行有效的检测。     

非规则采矿工作面积分区间确定方法

针对工作面形状多种多样的特点,本文采用二次曲线描述工作面水平投影边界,并且利用分段积分的方法处理更加复杂的工作面形状,合理地解决了非规则采矿工作面积分区间的划分问题;同时,给出了工作面形状系数的计算公式,整个计算过程利用计算机技术实现自动解算,避免了对任意曲边形工作面采用矩形分割的近似处理方法,提高了地面沉陷预计精度。最后,用实例说明了本文提供的对非规则采矿工作面的处理方法比现行处理方法具有更高的     

采场支承压力分布规律的数值模拟研究

采用FLAC-3D软件模拟了在煤层开采过程中采场支承压力的动态变化、依据数值模拟结果,拟合了支承压力集中系数与工作面推进距离的关系曲线。通过对比分析模拟结果,得出了工作面推进距离和长度及煤层的厚度和埋藏深度对支承压力集中系数和支承压力峰值点距工作面距离的影响程度,进而总结出采场支承压力分布规律,这些规律可为采场巷道维护、防治煤与瓦斯突出和顶煤可放性评价提供依据。     

考虑堆石体流变效应的高面板坝最优施工程序研究

考虑高面板坝堆石体的流变变形效应对堆石体的最优施工碾压进度方案进行了研究。结果表明,堆石体的本身流变变形特性对不同施工碾压进度方案下的面板垫层变形影响较大。堆石坝不同材料分区的特点从客观上决定了高堆石坝必然存在一个较优的施工填筑上升方案。堆石体均匀上升的填筑进度方案的面板垫层法向最大位移较小,且沿面板坡向的分布比较均匀,对面板与垫层间的协调变形有利。从最优填筑方案的角度来看,建议高堆石坝采用均匀上升的碾压施工程序。     

压力舱土体改良对盾构开挖面稳定影响研究

在渗透性大且富含地下水的砂砾地层中进行土压平衡式盾构施工,切削下来的土体具有渗透系数大、流动性差的特点,由于地下水的渗透使压力舱内支护土压力不能有效地施加到开挖面。通过压力舱土体改良技术,降低土体渗透性和提高土体的流动性是改善压力舱土体状态和提高支护土压力的重要措施。利用能够考虑大变形破坏的快速拉格朗日有限差分计算程序研究了压力舱土体改良效果对开挖面稳定性的影响,分析了压力舱土体渗透系数的降低对开挖面支护压力的影响关系,为土压平衡式盾构施工开挖面支护压力的确定提供参考。     

高混凝土面板堆石坝流变的三维有限元数值模拟

采用一种新的能模拟高围压条件的堆石料幂函数流变本构模型,对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石料流变特性的应力-应变仿真分析。结果表明,考虑堆石料流变特性后的坝体变形有明显的增加,坝体应力有所松弛。堆石体的流变特性使得面板的挠度有所增加,面板顺坡向和坝轴向拉应力极值有所增大。对于分期浇筑面板、分期蓄水的高混凝土面板堆石坝,选用合适的流变本构模型正确地模拟堆石体的流变特性,其结果可以为大坝填筑进度及面板分期浇筑时间的确定提供参考,对于正确地预测大坝的应力变形也具有重要意义。     

泥浆渗透对盾构开挖面稳定性的影响研究

泥水平衡盾构开挖时,泥浆与开挖面上的土体会形成一层不透水的泥膜,以便泥浆压力有效地作用在开挖面上。但由于刀盘的不断切削,泥膜并不能完全地阻止泥浆对前方土体的渗透,特别是在渗透性较大的砂性土体,或在特殊地质条件下出现泥浆与土体性质不匹配的时候。这种渗透将会减小泥浆对开挖面的支撑作用,过剩泥浆压力将以渗透力的形式作用于开挖面土体。为了定量考虑渗透对开挖面稳定性的削弱,提出了针对泥水平衡盾构开挖面稳定性的泥浆渗透模型。结合极限平衡法的村山公式,考虑泥水的渗透区域与滑动面之间的几何关系对泥水压力进行折减,得到了泥浆渗透模型的开挖面稳定性安全系数,并采用此渗透模型探讨了泥浆渗透对开挖面稳定性的影响。通过与工程算例对比分析表明,实际工程中所需的泥浆压力明显大于“薄膜模型”的计算结果。因此,采用渗透模型进行开挖面稳定性分析是合理、有效的。     

综放面巷道煤层自燃预测技术研究

根据综放面巷道自燃环境及条件,提出自然发火预测思路、预测方法,以及煤层自燃特性参数和现场参数的定量测算方法;建立了巷道煤层自燃危险程度和最短发火期的预测模型;最后通过东滩矿4308综放面沿空轨顺的实际模拟及预测,证明其预测精度达90%以上      

矿山压力对底板破坏深度监测研究

目前肥城煤田6 1%的煤炭储量受底板奥陶系灰岩岩溶水威胁,采场底板破坏深度的监测是该煤田底板水害防治的重要内容,选择肥城煤田曹庄井田8煤层和9煤层开采作为监测对象,利用向底板岩层注水方法监测岩层破坏情况。利用专利产品“钻孔双端封堵测漏监测仪”,监测煤层采前的底板原始裂隙发育程度和采后矿山压力底板的破坏深度。监测结果表明,8煤层开采造成的底板破坏深度可达36.5m;9煤层开采底板破坏深度可达14.2m。      

Numerical modeling of hydraulic fracture propagation,closure and reopening using XFEM with application to in‐situ stress estimation

In this paper, a fully coupled model is developed for numerical modeling of hydraulic fracturing in partially saturated weak porous formations using the extended finite element method, which provides an effective means to simulate the coupled hydro‐mechanical processes occurring during hydraulic fracturing. The developed model is for short fractures where plane strain assumptions are valid. The propagation of the hydraulic fracture is governed by the cohesive crack model, which accounts for crack closure and reopening. The developed model allows for fluid flow within the open part of the crack and crack face contact resulting from fracture closure. To prevent the unphysical crack face interpenetration during the closing mode, the crack face contact or self‐contact condition is enforced using the penalty method. Along the open part of the crack, the leakage flux through the crack faces is obtained directly as a part of the solution without introducing any simplifying assumption. If the crack undergoes the closing mode, zero leakage flux condition is imposed along the contact zone. An application of the developed model is shown in numerical modeling of pump‐in/shut‐in test. It is illustrated that the developed model is able to capture the salient features bottomhole pressure/time records exhibit and can extract the confining stress perpendicular to the direction of the hydraulic fracture propagation from the fracture closure pressure. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.