不同加载条件下含瓦斯煤岩强度极限邻域范围研究

煤与瓦斯突出灾害的发生机理尚不清楚,据流变假说,含瓦斯煤岩在长期载荷下可能进入“强度极限邻域”,此时受外部冲击扰动更易破坏。为研究不同加载条件下含瓦斯煤岩的“强度极限邻域”,以找到进入该状态的影响规律,并建立相应的微观判别标准,利用自主研发的岩石流变扰动效应三轴试验系统和煤岩流变扰动效应渗流实验装置,开展不同围压、不同瓦斯压力、轴压下的含瓦斯煤岩流变扰动实验,通过核磁共振手段对流变扰动前后煤岩进行分析对比,得到不同加载条件下的孔隙率、孔径分布、T_(2)谱曲线。试验结果表明:①不同加载条件下的煤岩流变过程中,存在一个应力阈值,可以使得煤岩在受到外部冲击扰动后阈值左右邻域有不同力学性质的表现;当施加力小于此阈值时,冲击扰动后,煤岩的孔隙度减小,煤样随之被压缩紧密,T_(2)谱曲线中代表大孔径的谱峰降低,谱峰曲线左移;当施加力大于此阈值时,冲击扰动后,煤岩大孔径孔隙增多,T_(2)谱曲线出现右移,所有谱峰高度增大,说明该应力阈值是用来判断煤岩是否进入“强度极限邻域”关键。②围压和瓦斯压力对煤岩的影响具有相反的力学作用性质,在抗压能力、损伤程度、长期强度、“强度极限邻域”中有所表现,其中,围压越大,煤岩越晚进入“强度极限邻域”,瓦斯压力越大,煤岩则越早进入该邻域。③煤岩的孔径分布、T_(2)谱曲线能直观反映了煤岩“强度极限邻域”内、外微观变化特征。④通过煤岩孔隙率所确定的进入“强度极限邻域”时的轴压与围压、瓦斯压力构建函数方程可判断不同加载条件煤岩进入“强度极限邻域”的时机,作为进入“强度极限邻域”范围时的判别标准,其中围压越大,此时进入“强度极限邻域”范围时的应力阈值越大;瓦斯压力越大,进入“强度极限邻域”时的应力阈值越小。

基于人体热舒适对妇幼医院开窗行为影响因素研究

开窗行为不仅可以改善室内空气品质和室内人员热舒适,也对减少建筑能耗有很大影响。本研究目的在于分析得出妇幼医院建筑开窗行为主要驱动因素,填补了开窗行为在妇幼医院建筑方面的研究空白。除此之外,此研究首次从热舒适角度出发,使用开窗动作和开窗状态结合分析的方法综合研究妇幼医院不同人群开窗行为驱动因素。结果表明医生办公室与患者病房对热舒适要求不同导致开窗行为规律有明显差异,并且只从单一环境因素分析对开窗行为影响是片面的,环境因素交叉作用营造的室内人员热舒适区域是妇幼医院开窗行为的主要驱动因素。另外,室内人员会优先选择维持热舒适,而忽视CO 2浓度对空气质量的影响。研究结果将对医院建筑节能研究及设计、自然通风、热舒适等相关研究提供一定的参考,并有助于为建筑开窗行为建立模型提供依据。

半封闭水雾降尘过程中粉尘运移规律的研究

针对井下皮带转载破碎点空间较小、粉尘浓度大的特点,提出了半封闭式水雾防降尘技术,利用Fluent数值模拟方法,分析半封闭空间内的粉尘运移规律,并在柴家沟42222工作面对井下皮带转载点进行了现场应用,结果表明:半封闭空间内的粉尘运移轨迹主要集中在中下部,粉尘在装置漏风口处形成涡流,受涡流效应影响大部分漂浮粉尘被捕捉在装置内部,有效的减少了转载机附近粉尘浓度;在下方皮带和装置的缝隙处,受重力作用和粉尘运移规律的影响会出现粉尘大量沉降现象。本文提出改进措施是:在装置的漏风口处加装向内水雾喷头,防止粉尘向外扩散,同时浸润装置内壁,使粉尘贴附在内壁,提高装置的降尘效率。

采空区多孔介质等效孔隙网络拓扑结构表征算法研究

针对采空区内孔隙非均质分布、拓扑结构复杂多样、气体流动阻力参数计算难度较大等问题,分析了采空区遗煤的孔隙分布特征,确定了影响采空区遗煤孔隙结构的主要影响因素,包括孔隙的孔径、孔隙的连通量以及孔隙数量,提出了表征煤体等效孔隙网络拓扑结构的计算方法。实例分析模拟计算结果表明,该算法可根据煤体之间的孔隙距离,确定采空区煤体堆积所形成不同孔径间的连通通道的等效拓扑关系,且能够实现拓扑结构的三维图形显示,为研究采空区大范围内孔隙连通规律、采空区流场分布以及防治采空区复合性灾害提供理论依据。

流变扰动条件下敏感邻域内岩体微观损伤试验研究

处于“敏感邻域”内的流变岩体在扰动载荷作用下,容易发生变形破坏,为从微观损伤角度建立流变岩体进入“敏感邻域”的判别标准,以红砂岩为研究对象,利用RRTS-IV型岩石流变扰动效应试验系统,对不同轴向静载压力下的流变岩体开展流变扰动试验。试验结果表明:(1)当流变岩体处于较高的轴向静载压力时,纵向累计扰动应变曲线将经历减速增长、稳定增长和快速增长3个阶段,且轴向静载压力越大,快速增长阶段越突出。(2)通过分析纵向扰动应变速率与轴向静载压力之间的变化关系,探究不同轴向静载压力作用下的流变岩体对于动态扰动的应变响应特征,并划分不同的扰动敏感区域。(3)处于非敏感区的流变岩体在动态扰动的作用下,岩体中孔隙的扩展和裂纹萌发将受到一定程度的遏制。(4)当流变岩体由过渡区进入弱敏感区和强敏感区时,动态扰动能极大地促进岩体内部微小裂隙萌生和原始裂纹扩展,且动态扰动越接近于强敏感区,孔隙数量增长越显著。