超声波测量高炉炉喉温度仿真研究

由于传统高炉炉喉测温存在传感器易损坏、更换不便、会导致悬料等问题,提出一种采用非接触式超声波测温工艺对高炉炉喉内部实施测量的方法,该方法可很好地解决测温传感器易损坏同时因悬料造成被测环境改变从而影响测量结果的问题,在工业中有广泛的应用前景,基于有限元COMSOL建立超声波测温物理模型,使用最小二乘重建算法对温度场进行还原,通过COMSOL仿真,表明该方法可模拟超声波发射接收计算声波飞渡时间,安装6个超声波换能器于仿真环境可有效完成在不同温度场下的检测,可为高炉炉喉温度测量提供技术上的参考与借鉴。

基本顶断裂位置对窄煤柱护巷的稳定性分析

针对营盘壕煤矿大埋深、厚煤层留窄煤柱开掘2202工作面辅运顺槽的问题,研究沿空巷道基本顶断裂位置对窄煤柱护巷的稳定和巷道围岩变形的影响,沿空巷道的开掘其基本顶会发生4种断裂形式,采用3DEC数值模拟软件对不同断裂形式进行了模拟研究。模拟结果表明:断裂位置在窄煤柱外侧3 m时,护巷效果明显;断裂位置位于巷道上方和实体煤内侧3 m时窄煤柱所受载荷较大且变形严重,窄煤柱稳定性差,无法承载覆岩载荷,巷道围岩塑性区范围增大,对于护巷极为不利;所以巷道应开掘在基本顶断裂位置的内侧、窄煤柱上方和外侧采空区一侧,巷道围岩变形小,窄煤柱稳定有利于护巷。

基于XFEM的煤矿巷道顶板裂隙扩展特征研究

针对巷道顶板裂隙扩展难预测的问题,采用数值模拟与试验相结合的方法,应用扩展有限元(XFEM)计算裂隙扩展路径,重点分析在外部荷载的作用下,不同裂隙深度和倾角下巷道顶板的裂隙扩展过程、裂尖应力变化以及能量耗散规律。结果表明:裂隙深度的变化对裂隙的扩展与贯通具有一定的导向作用;随着裂隙深度的增加,顶板破坏所消耗的能量会减少,裂隙的起裂时间也会发生滞后;基于XFEM的数值模拟与试验中的裂隙扩展路径基本吻合,同时验证了XFEM能够有效应用于煤矿巷道顶板的扩展模拟,从而为巷道顶板稳定性控制与预防裂隙扩展提供理论依据。

岩体裂纹扩展断裂理论与试验研究进展

岩体裂纹扩展与断裂一直以来是岩石力学与工程领域研究的热点,从理论和试验两个方面梳理了有关岩体裂纹扩展与贯通的研究成果。在理论研究方面,经历了从单裂纹到多裂纹、从单轴应力到三轴应力作用的研究深度与过程,国内外研究学者基于弹性理论、塑性理论、损伤理论等在裂纹岩体扩展、贯通、相互作用等方面取得了长足进步;在试验研究方面,通过单轴、双轴、三轴压缩试验与剪切试验等研究方法,进行了裂纹岩体扩展等方面研究。但理论与试验研究多集中于均质、表面裂纹缺陷岩体研究及理论与试验研究本身存在的缺陷,对复杂因素交互作用下的岩土工程问题分析较为困难。理论研究是岩体裂隙扩展断裂的基础,试验研究是对理论研究结果的检验和佐证,非均质岩体在三轴应力作用下、多因素交互作用下,内部裂纹的扩展、贯通特征与理论研究是今后研究的一个重要发展方向。