端帮开采下煤柱破坏宽度计算及失稳机制研究

针对大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,确定留设支撑煤柱的合理宽度一直是端帮采煤工艺高效应用推广的突出难题。将端帮开采工作面假定为无限大板上相隔一定间距的共线裂纹,基于断裂力学Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹模型,运用Hoek-Brown与Mohr-Coulomb破坏准则,分析了支撑煤柱边缘的应力分布规律,建立了支撑煤柱边缘破坏区的边界方程,进而得到了不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的表达式。结合不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的理论表达式与煤体破坏间所确定的表征其不同状态的3组特征参数,进行了曲线规律显现。依据不同破坏准则下所显现的曲线规律,分析了留设煤柱宽度Wp、采硐宽度We、煤层埋深H及煤层倾角β等独立因素对支撑煤柱破坏宽度rp的影响规律,同时将工程实例数据分别代入不同准则下所得的理论表达式。理论结果和实测数据表明,Hoek-Brown破坏准则的运用更为符合现场煤柱破坏演化规律及适合节理岩体破坏的分析。此外,结合煤柱稳定性研究中的极限破坏理论和渐近破坏理论,描述了煤柱失稳破坏机制及过程。为端帮开采中支撑煤柱的合理宽度设计及煤柱破坏的理论分析中的准则运用提供了新思路,为推广端帮开采工艺的应用提供指导意义。     

祁连山北部基岩河道宽度对构造和岩性的响应

活动造山带基岩河流地貌研究,目前已成为构造地貌学研究的前沿和热点。河道宽度形态的调整变化是基岩河流响应构造、岩性和气候等扰动的重要方式之一。通过研究祁连山北部地区6个重点流域基岩河道的宽度形态发现：河道宽度总体上呈现出东西向和南北向的变化特征,河道向下游增宽的速率,东段地区显著高于中段地区,低山带显著高于高山带;对比河道宽度的变化特征与构造抬升速率及岩性抗蚀性的变化,可以推断：在祁连山北部地区,基岩河道宽度响应构造抬升和岩性抗蚀性的变化进行了系统地调整,构造抬升控制了流域河道宽度变化的总体趋势,而岩性抗蚀性变化则导致了流域内部局部河段河道宽度的大幅波动。在祁连山北部地区开展的基岩河道宽度形态研究,为利用基岩河道形态研究造山带的构造变形奠定了基础,对于探索构造抬升背景下地貌的发育过程具有十分重要的意义。

     

沟谷地形对高填方拱涵涵周土压力影响研究

沟谷地形下高填方涵洞土压力分布规律较为复杂,不同沟谷地形下涵周土压力分布规律与上埋式涵洞差异显著。为探明沟谷地形对高填方拱涵涵周土压力的影响,采用离心模型试验与数值模拟方法,建立了地形-涵洞-填土的相互作用模型,分析了不同沟谷宽度B、沟谷坡度α下的拱涵涵周土压力及涵顶土压集中系数Ks的分布规律,并与最新涵洞设计规范进行了对比,阐述了沟谷地形下高填方拱涵土压力形成机制。研究表明：（1）沟谷宽度B对涵顶土压力集中系数Ks影响显著,沟谷宽度B为4D～6D,D为拱涵的净跨径,涵顶土压力集中系数Ks增幅较大;（2）沟谷宽度B小于4D时,可发挥沟谷地形对涵洞的减载作用;（3）沟谷坡度α在45°～60°时,涵顶土压力及其Ks变化最显著;（4）填土高度为20m,α>70°时,Ks≤1。填土高度为40m,α>50°时,Ks≤1;(5)我国最新涵洞设计规范推荐的Ks与离心模型试验、数值模拟规律存在一定差异,当α=45°时,沟谷宽度B较小时,规范的涵顶土压力集中系数Ks较为保守;（6）沟谷地形下高填方拱涵Ks与拱顶压密区、等压面的形成有关。拱顶压密区可引起拱涵涵顶土压力集中,并引起压密区周边土体...     

地铁隧道盾构施工引起的工程性地面沉降研究

基于上海地区地铁隧道盾构施工引发的工程性地面沉降机理分析,采用数值分析和数学拟合方法,对盾构埋深、地层损失率、盾构半径和穿越土层性质等因素与地面沉降影响范围和最大沉降量之间的基本规律分别进行了深入的分析研究,给出了它们之间各自的定量关系式,并在盾构施工实例中进行了分析和验证。     

西安地铁2号线隧道穿越地裂缝带的设防参数

基于西安地裂缝成因、基本特征和未来活动趋势分析,通过几何缩比为1：5的地裂缝活动模型试验和地裂缝活动对盾构隧道影响的数值模拟计算,研究了西安地铁2号线隧道正交穿越地裂缝带的设防参数。通过分析地裂缝年平均活动速率和历史最大活动量,确定了与地铁2号线相交的各条地裂缝的最大垂直位移量的预测值和设计建议值。模型试验和数值模拟结果表明,正交条件下地铁隧道在地裂缝活动地段的设防宽度为60 m,即上盘为35 m,下盘为25 m;沿隧道纵向地裂缝两侧地层变形规律呈现台阶状突变变形,隧道纵向设计可将上盘视为整体下降来考虑;地铁隧道穿越地裂缝带必须分段设缝以适应地裂缝的变形,其分段长度在地裂缝主影响区按10 m进行设防,在一般影响区可按10～15 m进行分段设防。研究结果可为地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。     

黄河侧修补给浅层地下水试验研究

通过对黄河下游山东东平县银山至滨州市段9条实测断面详细的观测试验、系统分析研究,定性得出了黄河水与地下水之间的补排关系及其变化规律,采用科学合理的计算方法和验证,确定了该段黄河水补给地下水的范围和强度,为沿黄地区地下水资源评价提供了依据,对黄河水资源合理利用、黄河下游治理开发有重要意义。     

树轮记录的伊犁地区近354年帕尔默干旱指数变化

利用伊犁两个采样点的雪岭云杉树轮样本,采用X-Ray树轮密度分析方法,提取出7种树轮宽度和密度参数,建立了7种树轮参数的年表,并以其为基础进行气候序列的重建.通过相关分析发现1～8月的帕尔默干旱指数(PDSI)与树轮晚材宽度年表具有良好的相关性,相关系数达到0.66(建模期,1970-2005年).利用树轮晚材宽度年表...     

新疆阿勒泰中东部树轮宽度年表特征及其气候响应

利用采自阿勒泰中东部地区8个树轮采点的树轮资料,建立宽度年表,对比这些树轮宽度标准化年表的统计特征,并分析其与气候要素的相关性.结果表明:阿勒泰中东部地区8个采点的标准化年表的平均敏感度都较低,最高的喀拉依里克站南(KLN)为0.194,这与该区海拔较高、降水丰富、土层较厚、坡度较小有关.8个年表显著性水平达到0.01的自相关大多在4阶以内,反映该区树轮宽度生长对气候的响应主要表现在当年及其后的3a,"滞后效应"比较明显.8个树轮宽度标准化年表与布尔津气象站的生长季及其前期的降水多呈正相关.其中,阿勒泰地区中部义河山南(YHN)标准化年表所含的降水信息最为丰富,与布尔津气象站上年7月至当年4月的降水量相关密切,相关系数达0.561;东部的也克卓勒(YKZ)采点树轮宽度生长与布尔津气象站当年1-12月月平均温度相关密切,相关系数达0.557.这两个年表与降水和温度的相关时段具有明确的树木生理学意义.     

粗糙冷岛宽度与布局对局地气候影响的数值研究

利用一个二维大气模式，研究粗糙冷岛宽度与布局对局地气候的影响问题。结果表明：粗糙冷岛激发的局地环流随其宽度的变化表现出３种流型－单环流型，双上升单下沉型，双环流型。存在４０－５０ｋｍ左右的临界宽度ｄｃ，当粗糙冷岛宽度ｄ〈ｄｃ时，粗糙冷岛激发的局地环流随ｄ的增加而明显增强；而ｄ〉ｄｃ时，局地环流随ｄ的增国变化不大，甚至趋向准定常。     

微物理过程分档处理的三维对流云模式研究

在三维完全弹性冰雹云参数化模式动力框架和二维面对称分档模式(微物理过程分档处理)的基础上,建立粒子全分档的三维对流云分档模式.利用建立的分档模式对2000年6月29日美国堪萨斯州的一次超级单体风暴进行了模拟,并将模拟结果与三维冰雹云参数化模式的模拟结果作了对比.结果表明:分档模式可以较好地模拟出强对流云中两支上升气流,模拟得到的最大上升气流速度大于参数化模式;分档模式模拟得到的雷达回波强度、顶高和回波宽度更接近实测.