对某拟建海底隧道运营期的风险评估

根据隧道工程运营期风险评估的一般流程,对某拟建海底隧道工程在其运营期的风险进行了评估。评估中考虑的主要风险因素有隧道通风系统、隧道交通事故、隧道结构的防水耐久性、环境影响、火灾及地震等自然灾害。综合运用信心指数法和层次分析法,参照隧道与地下工程风险接受准则和风险等级标准,对海底隧道运营期中的风险进行估计与评价。给出了该海底隧道运营期的风险等级,并讨论了本评估工作中尚存在的一些问题和今后有待深入的工作。

锚杆孔壁形态对其承载力影响分析

通过锚杆注浆体与孔壁之间峰值的抗剪强度试验,观察到某些岩石试件在锚杆轴向拉力作用下,沿孔壁径向产生瞬间整体开裂。分析了产生这一现象的原因,指出它是由孔壁高低起伏、锚杆孔径微变和孔轴线弯曲等锚杆孔壁形态引起的;给出了试验中几类典型岩体锚杆孔壁形态的实测结果,探讨了锚杆孔壁形态对其承载力的影响,详细分析了锚杆孔壁高低起伏的形态对其承载力的影响,从中发现后2种锚杆孔壁形态对其承载力影响更大。鉴于锚杆孔壁形态对其承载力影响数值较大,建议锚固工程设计中应对上述现象进行适当考虑。

灵东煤矿上分层综放开采型煤相似材料模拟试验研究

以灵东煤矿为研究对象,采用室内试验、物理相似模拟、现场监测方法,选取了石膏+石子+水作为型煤相似材料,优化了材料配比,验证了相似材料的合理性。研究结果表明,石膏∶石子=1∶5,石膏∶水=0.6∶1,石子粒径为3~5 mm时,材料强度与原煤强度基本一致;选用该配比制作型煤时,模拟试验与现场监测的基本顶平均周期来压步距分别为11.3、12.2 m,误差仅为7.38%,表明该配比制作型煤进行物理相似模拟试验时可以反映现场覆岩真实变化规律。

潮湿细粒煤复合式干法分选特性研究

为研究潮湿细粒煤复合式干法分选效率,对潮湿细粒煤进行了振动强度和气速的单因素试验,结合RSM-BBD预测模型获得了最优参数;并探索了不同水分的原煤在不同分选时间内的分选效果,同时分析了气流对潮湿细粒煤分选过程的影响,并评价了分选效果。结果表明:随着分选时长的增加,分选效果明显提高,最大灰分离析度可达12.05。试验煤样在气速为0.78 m/s,振动频率为25 Hz,振幅为3 mm时达到最佳分选效果,此时可能偏差E=0.135 g/cm^(3),且在此条件下分选产品有很好的脱水效果,复合式干法分选可实现潮湿煤炭的提质。该研究可以对细粒煤炭的干法分选工艺提供理论和技术支持。

地质力学模型试验技术应用研究

介绍了地质力学模型试验技术的新近研究成果,内容包括获国家科技进步一等奖的PYD-50三向加载地质力学模型试验装置、获国家科技进步三等奖的拉-压真三轴仪和YD-A型岩土工程多功能模拟试验装置等模型试验设备的主要功能、特点,并简要介绍了与上述试验设备配套使用的多项模拟试验技术研制情况,包括岩体介质材料的模拟技术、喷锚支护施工工艺过程模拟技术、岩体介质变形量测技术、模型平面变形控制技术、模型边界柔性加载与横向变形同步技术等试验技术及其在工程中的应用情况。

深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制模型试验研究

根据对深部岩体的地应力特征分析和对洞室围岩受力变形特点的分析,提出深部开挖洞室围岩分层断裂破坏机制:由于深部开挖工程中岩体地应力数值较大,且最大地应力方向可能与洞室轴线平行,从而使洞室围岩在较大的轴向压应力作用下产生较大的朝洞内的膨胀变形,并在围岩内产生较大的径向拉应变。该拉应变的分布特征是在洞壁处较小,在介质内较大,当洞壁介质内的拉应变值达到其极限值时,那里的围岩便发生断裂,这种断裂可以产生一层或多层,决定于轴向压应力数值的大小。上述认识采用洞室模型试验结果作了验证。研究结果不仅对民用深部开挖工程具有重大指导意义,对国防工程中的某些方面,如导弹发射井等也有重要启示作用。

在爆炸荷载条件下锚固洞室破坏形态对比试验研究

通过物理模型试验,研究洞室在平面装药和集中装药爆炸荷载作用下不同加固方案的对比抗爆效果。简要介绍新研制的岩土工程抗爆结构模型试验装置、模型试验相似条件、平面装药和集中装药爆炸模拟方法,着重给出在爆炸荷载条件下几类锚固洞室模型的破坏形态试验结果。模型试验结果表明,对相同试验条件下的洞室,在平面装药爆炸试验中洞室拱部材料均发生脱落,在集中装药爆炸试验中洞室拱脚均产生剪切错动裂缝;全长黏结式锚索加固的洞室比自由式锚索加固的洞室抗爆效果好;只增加锚杆长度对阻止围岩裂缝的发展不起控制作用,必须在锚杆间距达到一定密度时才可以阻止围岩裂缝进入锚固区;在拱脚局部加长的密锚杆支护可以有效地阻止或者阻断围岩裂缝的发展,或者迫使裂缝绕过锚固区,从而提高锚固洞室的抗爆能力。研究结果对改进地下抗爆结构加固措施,提高其抗爆能力具有重要参考价值。

综放架后膏体充填空间实测与顶煤冒放性影响规律研究

针对综合机械化放顶煤开采中的矸石处置问题,提出了一种放顶煤架后膏体充填方法,设计了柳巷煤矿综放工作面采空区空洞现场监测方案,定性分析了5个方面对顶煤冒放性的影响,采用PFC^(2D)数值模拟方法,定量分析了充填高度对顶煤冒放性的影响。研究结果表明:倾向方向上工作面上部端头附近采空区空洞体积最大,走向方向上工作面刚推进到新位置时采空区空洞体积最大,支架顶梁后方空洞体积大于支架尾梁上方;充填高度从0增加至3 m时,顶煤放出率由92.56%降低至86.11%,降低了6.45个百分点,顶煤含矸率由13.94%降低至13.17%,降低了0.77个百分点,相比于顶煤含矸率,充填高度对顶煤放出率影响较大。研究可为类似地质条件综放架后膏体充填开采实现提供理论基础。

锚固边坡楔体稳定性地质力学模型试验研究

以李家峡水电站左岸岩质高边坡加固工程为背景,采用地质力学模型试验方法,完成了预应力锚索加固边坡模型和无锚索加固边坡模型的对比试验,研究边坡双滑面楔体稳定性和锚固效应的问题。给出了复杂岩体边坡和预应力锚索体的相似物理模拟方法,锚固和未锚固状态下边坡双滑面楔体的相对位移和绝对位移的变化形态、锚索预应力时程变化特征、锚索轴力变化特征以及边坡不同部位的锚索的受力破坏特点等结果。在此基础上,对上述两种状态下边坡楔体的安全稳定性进行了计算和对比分析,结果表明锚固边坡比无锚固边坡安全系数高1.4倍以上,并总结给出了预应力锚索对边坡双滑面楔体的加固效应。

锚索内锚固段注浆体与孔壁之间峰值抗剪强度试验研究

关于锚索内锚固段注浆体与孔壁之间的峰值抗剪强度,目前很少有试验资料可供采用。通过对花岗石、砂岩、石灰岩3种岩石进行试验,分析了试验中不同的岩体材料、不同的张拉方案与不同的试验段长度对试验结果的影响,测定了这3种岩石内锚固段注浆体与孔壁之间的峰值抗剪强度,并得出了与通常认识相反的结论:岩体的强度越高,峰值抗剪强度就越低。

基坑工程风险管理研究进展

基坑工程的建设中面临很大的和众多的风险。针对基坑工程建设中的特点,阐述了基坑工程风险管理理论目前的国内外研究进展。并从风险事故发生概率和损失两方面,详细分析了基坑工程风险管理重点环节——风险评估的研究进展。对当前实施基坑工程风险管理中存在的主要问题以及基坑工程风险管理研究的发展等进行了讨论。

宜兴抽水蓄能电站地下厂房锚杆承载力现场试验研究与计算方法

简要介绍了一次大型洞室锚杆支护设计现场拉拔试验的研究成果,内容包括所采用的拉拔试验方法和主要试验结果。给出了锚杆体轴应变测试方法及其测试结果、岩体层面夹角对锚杆受力状态的影响、岩体表面及杆端位移特征、锚杆注浆体与孔壁之间的粘结力等试验结果,并根据试验结果提出了锚杆承载力峰值剪应力计算方法。与传统方法相比,所提出的方法建立在现场试验测试结果基础上,计算中考虑了锚杆体上剪应力不均匀分布的特点,锚杆长度按张拉段与锚固段之和计算,锚杆承载能力按杆体上的峰值剪应力计算,计算结果可较好地反映锚杆的实际受力状态。

弹体在内摩擦介质中的斜侵彻深度计算

考虑介质处于内摩擦状态下,利用球腔膨胀理论及内摩擦介质侵彻近区运动方程求得刚性弹体在侵彻过程中的阻力。在此基础上,考虑自由表面对弹体斜侵彻的影响,将斜侵彻分为3个阶段,推导了斜向侵入弹体表面上任一点的应力公式,进而得出了新的刚性弹体的斜侵彻解析解。该解与别列赞公式在形式上一致,计算结果也符合较好,从而在理论上对别列赞经验公式进行了解释。

深埋洞室围岩分层断裂现象模型试验解析

对深部围岩分层断裂破坏机制模型试验进行再分析,研究模型介质断裂形态,指出模型裂缝存在剪切和拉伸2种形式。采用锯齿形岩石模型和极限应变破坏准则,推导洞室围岩的应力场,定量分析试验结果。通过与试验对比,证明解析方法的正确性。研究结果表明,在很大的轴向水平压力作用下,介质会产生间隔的拉伸裂缝,形成分层断裂现象。拉伸裂缝的几何形状逐渐趋于圆形,每形成一道拉伸断裂,模型等效于形成一个受支护作用的洞室,随着等效洞室半径的增大,其受到的支护力迅速增大,使得分层断裂现象局限在一定范围内。该解析方法可为研究不同条件下深部洞室围岩破坏规律奠定理论基础。

PVDF压电传感器在模型化爆中的应用

本文利用PVDF压电薄膜的特性,根据模型化爆试验的特点,设计了实用的PVDF压电型压力传感器,测试结果和对比计算表明,压电型压力传感器设计合理,测力准确,应用性强。

基于Voronoi图的三维地层自动建模方法

三维地质建模是一项学科交叉的研究内容,也是学界的研究热点。针对目前三维地质建模方法中建模效率差、自动化程度低以及对地层尖灭、夹层识别不足的问题,提出一种基于钻孔平面点集Voronoi图的三维地层自动建模方法。首先分析处理钻孔数据,按地层块体属性归类,而后通过平面连通性与高程连通性判定,确立基于Voronoi图的地层边界,最后将地层块体分为普通地层和夹层两种地层块体,分层构建地质模型。该方法在南京某地下工程中应用结果表明,文中建模适用于沉积地层的建模,能够较好地识别地层分布中常见的尖灭和夹层现象,实现,无需人工干预的自动化快速建模。

基于组合赋权法的洛河组含水层富水性评价

核桃峪井田生产能力大、煤层分布稳定,煤层顶板的厚层洛河组砂岩含水层是主要充水含水层。随着开采程度加深,导水裂隙带导通上覆含水层富水区域,发生煤层顶板水害,威胁矿井安全生产。因此,煤层顶板含水层的富水性评价是顶板水害防治的基础,查清顶板含水层富水性分布规律对煤矿的安全开采尤为重要。以核桃峪井田首采区煤层顶板洛河组含水层富水性为研究目标,基于研究区的钻孔数据等井田资料,确定了含水层厚度、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、冲洗液消耗量、渗透系数和单位涌水量等6个影响含水层富水性的主控因素。运用基于层次分析法(AHP)和CRITIC法分别计算指标的主观权重和客观权重,运用组合赋权法求取指标综合权重,各指标综合权重分别为0.1707、0.2078、0.0976、0.1171、0.1465、0.2603;运用基于FDAHP-独立权系数法确定含水层厚度、岩芯采取率、脆塑性岩厚度比、冲洗液消耗量等4个主控因素的权重分别是0.1675、0.3120、0.2575、0.2630。引入富水性指数研究,分别提出研究区不同方法下的含水层富水性指数模型,并对煤层顶板洛河组含水层进行富水性分区与评价。结果表明:基于AHP-CRITIC法和指标较少时的FDAHP-独立权系数法的含水层富水性区域分布不均,整体变化趋势一致,具有西强东弱的特征。对于中西部地区存在大面积较强富水区,西部的强富水区以及局部强富水点位开采时需要重点防治,提前做好探放水工作。

矿井涌水量预测方法及对比分析-以新疆东沟煤矿为例

矿井涌水量的预测对煤矿的安全生产具有重要意义。水文地质参数的准确选择、计算方法的选择对矿井涌水量的准确预测影响巨大,同时考虑到矿井开采实际,涌水量不是从开采初期就稳定不变的,而是动态变化的。为提升涌水量预测的准确度,更好地为煤矿开采服务,在分析新疆东沟煤矿地质及水文地质条件,选取准确水文地质参数的基础上,选择了2种适用于东沟煤矿的涌水量预测方法进行了对比分析。计算结果表明:①非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量呈现动态变化特征,采掘强度稳定后,变化幅度变小,最后趋于稳定;②采用大井法、非稳定流释水-断面流法计算得到的预测涌水量分别为3396、599.87~612.9 m^(3)/d与实际涌水量480 m^(3)/d分别相差607.5%>24.97%~27.69%;③根据矿井实际开采产生的涌水量数据验证分析,采用非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量与实际开采产生的涌水量基本吻合,涌水量预测结果的准确度依次为非稳定流释水-断面流法>大井法;④在资料充足、参数准确的情况下,建议优先选择非稳定流释水-断面流法计算涌水量,在补水边界条件差且符合大井法要求的条件下建议首先选用大井法。本次计算结果一方面充分验证了非稳定流释水-断面流法的准确度,另一方面为煤矿矿井涌水量计算提供了借鉴,同时也为东沟煤矿的安全生产提供了数据支撑。

极近距离煤层三面临空下分层煤柱留设方法研究

针对极近距离煤层三面临空下分层煤柱留设问题,以众维煤矿下分层12052工作面作为研究对象,采用理论分析、现场试验、数值模拟相结合的手段;重点分析了极近距离分叉分层开采难点、煤柱留设原则及影响因素,校核了不同高宽比煤柱强度,研究了不同宽度煤柱应力、塑性区演化规律。结果表明:校核之后煤柱极限强度分别为9.91、11.44、12.95、14.52、16.21 MPa;随着煤柱宽度的增加,应力峰值逐渐降低;煤柱宽度大于12 m时,应力曲线呈现“马鞍形”,当煤柱留设16m时,弹性核区宽度不小于煤柱宽度的2倍,围岩变形小,巷道完整性较好。研究成果为相似地质条件下的煤柱宽度留设提供理论参考。

X射线智能干选机的煤矸识别及分选稳定性研究

针对在井下分选具有较大潜力的X射线智能干选机进行了煤矸识别及分选稳定性研究。通过浮沉实验研究了不同密度级样品对X射线的响应规律,分析了不同粒度大小及粒度组成的煤矸X射线识别特性,探究了铺满率对分选精度及处理能力的影响,明确了煤质变化对X射线智能干选机分选效果的影响规律。研究成果可指导X射线智能干选机在工业的应用。