多元融合联合毕业设计教学改革研究与实践

毕业设计作为本科阶段的最后综合实践环节,是实现人才培养目标的关键。目前土木建筑类专业毕业设计普遍存在专业化培养与行业对复合型人才需求有机融合不够、毕业设计与工程实践深度融合不足、评价方法不够多元、不利于持续改进等问题。为解决以上问题,在新工科建设背景下,该论文以“大工程观”教育理念为指导,以4个土木建筑类专业毕业设计为研究对象,通过教学目标复合、设计选题耦合、学生团队配合及评价综合、校企联合,探索“多元融合”联合毕业设计实践教学新模式,教学效果显著,推广应用性强,可为土木建筑类专业毕业设计实践教学改革提供参考和借鉴。

国内外探地雷达技术的比较与分析

通过对国内外 3个系列探地雷达的探测机理、部分性能指标和探测效果进行比较分析 ,得出探地雷达的组成、探测原理、解释机理、要求条件和探测方法基本相同 .国产探地雷达具有较好的后处理软件 ,但需要在信号采集和传输过程中增强抗干扰能力 。

软岩硐室稳定性的复合结构柔性反底拱控制时效分析

地下工程的围岩为软岩或因赋存深度的增加而呈现软岩特征时,其稳定性控制问题趋于突出,而对软岩硐室底臌的有效控制是决定硐室整体稳定性、保障其服务年限的关键。设计应用于软岩硐室底臌控制的复合结构柔性反底拱,探讨其作用机理,其控制底臌的时间效应包括成拱初期的负底臌效应、吸收变形能为主要特征的柔性支护阶段和后期延长服务年限为目的的刚性支护阶段,其中柔性支护作用保证了相对较长而且稳定的软岩硐室服务年限。经实践证明,试验条件下的负底臌效应历时63 d,柔性结构控制底臌的作用时间为158 d,反底拱刚性结构对底臌的控制可以延长巷道的服务年限140 d,即巷道在1 a内无需底板修复。复合结构柔性反底拱的底臌控制效果明显,但是硐室整体稳定性并非单一依赖于对底臌的控制,支护体系在边界上存在相对薄弱的环节等因素,依然可转化为软岩硐室整体破坏的主要原因。

岩石材料微、细、宏观断裂机理尺度效应的分形研究

基于同一现场不同尺度的岩石材料,从大量三轴MTS试验岩石断口边痕、试样切割面或磨光面的节理痕迹和现场断裂迹线3个尺度层次,进行了岩石材料微、细、宏观断裂机理尺度效应的分形研究。提出圆与正方形相耦合的分形维数算法,探讨了其优越性并应用于岩石断裂的分形特征研究,得到岩石材料的微、细、宏观断裂机理存在无标度区域。在无标度区0.002mm～4000mm内,岩石断裂构造的分布规律具有自相似性,是岩石材料的微、细、宏观断裂机理内在联系的外在反映,为跨越尺度界限研究岩石节理裂隙的破坏机理提供了可行途径。

不同围压下深井煤岩短时蠕变试验的细观损伤机制分析

分析深井煤岩试验断口上矿物、结构、构造等的细观特征,追溯围压对其蠕变损伤机制的影响及调节作用,得到了围压分别为0、10和20 MPa的深井煤岩短时分级加载蠕变试验破坏断口的细观构造,分别对应解理断裂-节理裂隙、沿晶界断裂、沿晶界断裂-穿晶断裂。围压为0 MPa的单轴蠕变试验破坏断口,是煤岩受简单应力环境直接作用的结果,因此,其解理断裂和节理裂隙构造清晰、方向明确、内部新鲜且无夹杂。围压为10 MPa三轴蠕变破坏断口的沿晶界断裂间隙较宽、内部不干净、充填碎屑类夹杂,表明较强环向约束下的晶界较易于克服,且矿物结构以晶粒间的切向运动及力矩作用下的晶粒转动方式调整。围压为20 MPa的三轴蠕变试验,环向强约束使得晶界与晶粒的强度难以克服,最终破坏断口上的沿晶界断裂主要呈现弧形转动,穿晶断裂以剪切位移为主要特征,所以沿晶界断裂构造不太干净、内部充填围压先期作用时原生构造闭合后新产生的少量碎屑类夹杂,穿晶断裂间隙极小、新鲜、干净无夹杂。

断层特征参数地质雷达探测与识别的应用研究

在地下空间中,用地质雷达方法沿水平方向探测可以确定断层的位置及走向,沿垂直方向探测可以测定断层的倾向、倾角和落差,但不能用于查明断层面内充填物的详细情况。因此,采用地质雷达方法对断层部分特征参数的准确判定,对地下工程的开挖与维护具有一定的工程地质意义。

分级加卸载硬岩短时蠕变特性实验研究

由单向抗压强度实验及8级加卸载短时蠕变实验,得到蠕变下限为27MPa的细砂岩试样典型的坚硬岩石脆性断裂特征。应力-应变等时曲线线性回归函数的相关系数均高于0.92,长期强度与瞬时强度之比达94.39%,证明细砂岩试样的整体蠕变特性不强。应力-轴向应变等时曲线线性回归函数的平均相关系数高出应力-径向应变等时曲线线性回归函数的平均相关系数3.92%,因此其轴向非线性蠕变特性相对于径向非线性蠕变特性更弱。随着时间延续,细砂岩试样的非线性蠕变特性总体服从负Gauss分布规律,具有明显的时间效应。随加载应力水平的提高,应力-轴向应变等时曲线和应力-径向应变等时曲线线性拟合函数的平均相关系数下降幅度分别为0.97%和0.67%,线性相关性普遍降低。所以细砂岩试样的非线性蠕变程度随加载应力水平的提高而提高,载荷效应明显。

探地雷达技术在采矿工程中的应用

＠刘传孝＠杨永杰＠蒋金泉￥山东矿业学院作者简介刘传孝，男，１９７０年生，硕士，工程师。１９９２年毕业于山东矿业学院，现任职于山东矿业学院，从事矿山压力及工程探测方面的科研及管理工作。１探地雷达技术的发展国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５９６３４０３０）．...

地质雷达应用于探测拱桥、空洞的效果验证

运用地质雷达探测了一个拱桥和一个空洞，通过探测结果和被探体的实际揭露情况比较得出，雷达剖面图像的解释结果与被探体的实际剖面形态类似，水平误差取决于探测物理点点间距，深度误差仅±0．05 m。

砂岩全应力-应变曲线二分段特征的Lyapunov定性分析

提出砂岩全应力-应变曲线的二分法原则,应用混沌动力学Lyapunov评价准则定性研究得到了曲线新的分段特征:试验曲线的所有峰前段均处于混沌状态,证明岩石节理裂隙这一复杂系统的非线性状态演化是客观存在、线性是近似的;节理裂隙系统有85%演化到峰后段时呈有序定常态,表明节理裂隙贯通后的岩石已呈现宏观破坏,线性特征明显;围压作用将延长节理裂隙的贯通过程,使之在峰后呈抵抗性破坏特征;峰后应变长度占总应变长度的2/3及以上时,该阶段节理裂隙系统的状态将主导其演化全过程的状态特征。

岩石蠕变破坏实验曲线的微观阶段特征研究

通过提高岩石蠕变实验时的数据采集密度来捕捉岩石破裂的微观信息,进行了泥岩三轴蠕变实验微观破裂时间点的界定与分析。研究得到了泥岩三轴蠕变过程4分区特征:Ⅰ区斜率较大,蠕应变振动幅度较低;Ⅱ区斜率中等,蠕应变振动幅度较高;Ⅲ区斜率近乎为0,蠕应变振动幅度高;Ⅳ区的斜率由较大迅速增加至最大,蠕应变振动幅度渐进缩小至最低。发现各亚阶段蠕变率平均值与蠕变时间之间呈"降低—稳定—0—渐进增长—急速上升"规律。得到了泥岩三轴蠕变过程的区段间特征:一定的应变速率有利于岩石应变演化的相对平衡;应变速率为0的亚阶段轴向应变振幅渐进放大,岩石破裂是能量单调积累的结果;蠕变初期和加速蠕变末期的岩石变形模式比较简单。通过蠕变曲线4分区与传统蠕变3阶段的微破裂特征辨析,得到微观尺度下岩石加速蠕变阶段的多样性和稳态蠕变阶段的复杂性特点。

砂岩节理裂隙贯通的Kolmogorov熵定量判别及应用

形成岩石全应力应变曲线的时间序列反映了岩石内部节理裂隙趋向贯通的演化进程,砂岩节理裂隙系统在峰前阶段处于不同程度的混沌状态。以岩石力学实验为基础,基于时间序列发展并运用Kolmogorov熵理论提取K熵值,建立了砂岩节理裂隙贯通与否的定量判据,并将其尝试应用于岩石强度准则研究,初步建立了K熵这一微观特征量与宏观力学量之间的关系。

高应力区巷道围岩破碎范围的数值模拟及现场测定的方法研究

采用三维离散单元法对孤岛煤柱区巷道围岩破碎范围的发育规律进行了理论分析。高应力区巷道围岩破碎范围普遍较大,但其水平位移不再明显发展;高应力区的小煤柱已充分预发育裂隙,且水平位移大,应力水平降低。通过实践,发现探地雷达技术是现场测定巷道围岩破碎区的有效方法,并定性地验证了三维离散元法的理论研究成果,对采煤工作面现场上下顺槽的位置选择具有指导意义。巷道围岩破碎区的探地雷达现场探测条件与建立的数值模拟条件相一致,通过理论与实践的结合,确定距采空区一侧边缘5～8m为该条件下巷道布置的合理位置。

炉渣置换软土地基的注浆均质度影响试验研究

提出了炉渣置换并注浆的软土地基处理工艺。变化配比制作置换软土地基的炉渣注浆试件,进行不同均质度条件下的力学性质试验,得到了炉渣注浆均质度变化与极限应变、极限强度、弹性模量、泊松比和残余强度等力学参数之间的关系。提高注浆均质度是保障炉渣置换软土地基整体刚度的有效途径,材料配比水∶水泥∶炉渣为1∶1∶4.7的注浆均质度为软土地基炉渣置换注浆工程应用的推荐值。

细砂岩阶段蠕应变特征与粘滞性试验研究

对细砂岩试样进行单轴短时加卸载蠕变试验,得到轴向和径向蠕变试验曲线。对轴向和径向蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段的试验曲线分别进行Kelvin-Voigt模型和Burgers模型拟合,得到粘滞系数。粘滞系数-加载应力关系普遍符合扩展的正弦衰减(阻尼)波形函数,表明岩石的粘滞系数是变量,岩石材料的蠕变过程本质为非定常蠕变。细砂岩发生的总蠕应变平均占瞬态应变值的比例较低,其总体蠕变特性不明显,但稳态阶段的径向蠕应变率平均值是轴向蠕应变率平均值的3.6倍。细砂岩初期蠕应变量及稳态阶段蠕应变量随加载应力水平提高而增加,证明其粘性流动度呈递增趋势。

节理裂隙砂岩稳定性的混沌评价准则

根据岩石力学实验方法,建立了混沌动力学评价砂岩节理裂隙系统稳定性的TDS准则,构建出砂岩裂隙系统的LE1-m关系TDS准则数学模型,在一定程度上克服了混沌动力学评价指标传统确定方法的局限、即Wolf方法鲁棒性较差的问题,对混沌动力学理论的更好应用具有实际意义.

探地雷达探测地下管道的效果分析

选用探地雷达探测了三组地下管道 ,比较探测结果与管道的实际埋藏情况得出 ,地下管道在雷达探测剖面图像上呈双曲线形态 ,探测水平误差取决于探测物理点的间距 ,深度误差± 0 .0

深埋煤层应力松弛状态演化试验与动力学分析

应用Lyapunov指数法,对试验得到的深埋煤层应力松弛系统演化对应于各级应变水平的时间序列进行分析,科学重构相空间,得到了每一递进应变水平的相轨迹均不重复地围绕各自对应的历史应力中值而顺次演化。采用分形几何学方法进行时间序列分析,定量揭示出煤样应力松弛系统演化的各层次间自相似性,并部分反映了经典力学与非线性科学间的关系。得到了对应各级应变水平系统演化时间序列的非线性动力学评价指标,并判定深埋煤层应力松弛系统为复杂系统且具有典型混沌特征。深埋煤层应力松弛系统演化的混沌程度及复杂程度呈下降规律,煤体内部力学性质弱化因素与强化因素之间竞争最为激烈的阶段,其混沌程度最高,而宏观破坏后系统伴随最低的混沌程度及复杂程度。

石灰岩断口细观复杂程度的分形几何学分析

对石灰岩进行实验室内单轴、三轴压缩试验,得到应力-应变时间序列及岩石损伤破坏实验断口;对不同围压条件下压缩破坏的实验断口进行扫描电镜取像实验,计算石灰岩断口细观尺度下的分数维,以定量追溯其损伤破坏特征。得到围压提高后(<20 MPa)的压缩破坏过程趋向复杂、岩石破坏断口分数维增大的一般规律;当围压增加到岩石单轴抗压强度约2/3时,高围压引发的径向新损伤主导了后期压缩过程,致使最终破坏原因趋于简单,岩石破坏断口分数维降至最低。在连续损伤力学的基本关系式中引入分数维约化指标,构建了描述石灰岩细观破坏特征的分形损伤统计模型。同应力-应变关系的实验结果比较,表明分形损伤理论模型符合实验关系曲线,能理想地反映石灰岩三轴压缩实验结果的应变软化特性,是对岩石细观损伤破坏特征的有益探讨。

片麻岩风化程度及其声发射规律试验研究

作为建筑地基使用的泰山片麻岩,埋藏浅、区域特征明显,其风化特性对土木工程稳定性的影响广泛而复杂。应力-应变关系试验发现,5组片麻岩试件的A、B、C-D和E组分别隶属于未风化、中等风化、强风化和全风化4种风化程度。力学性质试验时同步检测不同风化程度片麻岩的声发射信号,发现随片麻岩风化程度的提高,振铃计数率呈明显下降趋势;未风化及中等风化片麻岩的振铃计数率最高可达2 500次/s,具有能量累积并集中释放的特点,岩石脆性特征较明显;强风化片麻岩的振铃计数率平均约200次/s,声发射信号密集,岩石具有典型的延性特征;全风化片麻岩的平均振铃计数率仅约15次/s,声发射信号离散、无规律,岩石已等同于散体介质;得到了部分片麻岩风化程度与声发射之间的量化规律。建立的片麻岩风化程度与声发射关系,可应用于指导风化片麻岩地基的处理,寻求匹配的地基置换材料。