土工布工作的力学机理

揭示了土工布提高加筋土强度的力学机理。假设:平行、分层布置的土工布在垂直布面方向是连续分布的;土工布是薄膜,不影响物料的力学特性;土工布、物料、加筋土的变形是相同的;加筋土的应力状态是土工布与物料二者应力状态的叠加;加筋土的破坏只发生在物料中。提出了土工布单元,给出它与加筋土单元、物料单元间变形受力关系。结论:土工布承担了拉力,削弱了物料分担的荷载,提高了加筋土的强度;据此,可以设计出土工布的最佳布置方案。

单一弱面控制岩石力学系统特性

在含有弱面的岩石微元体中,弱面的倾角不同,岩石力学系统的结构形式就不同,其力学特性随着弱面倾角的变化而变化;弱面的力学参数的变化也是控制整个岩石微元体力学性能的主要因素。弱面的粘聚力越大,微元体系统承载能力越大,并且承载能力随弱面内摩擦系数的增大而增加。

扩展有限元方法计算多夹杂问题时圆形夹杂与四边形单元的几何关系

用扩展有限元法XFEM(Extended Finite Element Method)解决夹杂问题时,夹杂与基质的界面把单元分成若干部分。求单元刚度矩阵时,需要分别在这各个部分求积分。找到便于程序编制的描述各积分区域几何形状的方法是亟待解决的问题。本文把各积分区域的形成过程看成是圆对四边形的多次切割。考虑切剩区域与圆的关系时,把不完整的边仍看作完整的边,把切剩区域看成是四边形或是切去一两条边的四边形。采用排列组合的方法,把它们与圆的所有位置关系列了出来。

直边坡参数对边坡稳定性的影响

采用量纲分析的方法给出直边坡几何参数和物理力学参数决定边坡稳定系数的通式。首先,边坡高度H和边坡角α被确定为直边坡的几何参数,抗拉强度σt、黏聚力C、内摩擦角和岩土比重γ被确定为直边坡的物理力学参数;其次,采用量纲分析的方法,形式上给出边坡稳定系数F的通式,F=qαpα(C/Hγ)pcφpφ(σt/Hγ)pσ;再次,为了得到待定系数q和待定指数pα、pc、pφ、pσ,通过最小二乘法对数万个计算结果进行回归分析(每个结果都是通过FLAC计算将确定的直边坡参数与它的稳定系数形成对应)。结果表明,在一定的取值范围内,边坡稳定系数的表达式为F=4.63/α(C/Hγ)0.17φ0.83。可见,受MohrCoulomb和拉应力两个强度准则控制的岩土材料形成的直边坡的稳定性受无量纲的黏聚力、边坡角(角度)、内摩擦角(角度)的控制,与抗拉强度关系不大。无量纲黏聚力是黏聚力除以边坡高度和岩土比重。

遗传算法在大型露天矿卡车优化调度中的应用

卡车调度在采用单斗卡车工艺的露天矿中非常重要。卡车调度可以化为一个受多变量影响的最值问题。提出卡车调度分时段优化的数学模型,及用遗传算法求解时编码、交叉、适应度计算、最优保存、变异等的新方法和新特点。

一种露天矿卡车实时调度算法

给出单斗卡车工艺的露天矿中分时段卡车实时调度系统的设计思路;扼要阐述主模块与各分模块的关系及各模块的功能和任务;特别解释了装车区间、时间段接续等优化中用到的技巧。

论大学生主动学习

主动学习是指大学生在教师的辅助下,明确自己所处的环境和自身条件,主动选择自己的发展和学习道路,充分调动自己的学习积极性的教学思想。主动学习可以改善传统教与学的关系,大学生要亲自回答能不能学、为什么学、学什么和怎么学的问题,从而真正成为学习的主体,有利于发掘特长,培养高素质人才。

煤岩蠕变-渗流耦合规律实验研究

基于煤岩瞬态渗透法,对煤岩试件进行蠕变-渗流耦合试验;对于不同的围压、孔压条件下,通过蠕变破裂过程中的渗透性试验,拟合出相应蠕变-渗透率曲线,揭示渗透率的变化和煤岩试样的蠕变损伤的一致性;据Issac Newton提出的均差法,在蠕变-渗透率耦合曲线上给出一定数量的关键点和试验点上进行插值,获得渗透率-蠕变拟合方程。

应力波在一维节理岩体中传播规律的试验研究与数值模拟

在测定撞击载荷形式的基础上,通过试验研究应力波在一维节理岩体中的传播规律。分析完整岩体中各质点的振动形式以及不同形式的撞击载荷下对质点振动的影响,在完整岩体中质点的振动形式很有规律,其振动频率单一,且与一维岩柱的长度有关;分析结构面附近质点的振动特征,试验结果表明结构面附近质点振动有增强现象;还分析结构面组数对应力波传播衰减规律的影响,随着结构面组数的增加,质点振动衰减便快,应力波随距离的衰减也很明显。在块体离散元的基础上,研究多尺度离散元模型,并用它来模拟应力波在节理岩体中的传播规律,取得较好的效果,说明块体离散元适合模拟岩体中应力波的传播衰减规律。

大中型露天煤矿闭坑地质灾害浅析

未来 10年 ,我国大中型露天煤矿将陆续达到设计服务年限 ,闭坑后的大中型煤矿 ,如果管理和治理不当 ,将会诱发大量的地质灾害 ,造成重大的社会、经济、环境和生态问题。文章根据大中型露天煤矿在生产过程中诱发的大量地质灾害 ,提出这些矿山在闭坑后可能诱发的地质灾害类型及因素 。

基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法研究

提出一种基于连续介质力学的块体单元离散弹簧法,并将其应用于地质体渐进破坏过程的数值模拟研究。该方法以连续介质力学的基本理论为基础,以八节点正六面体单元为离散对象,根据有限元的形函数理论及正六面体单元刚度矩阵的具体表达式,将正六面体单元离散成为12根棱弹簧,并推导各弹簧的弹簧力计算公式,给出各弹簧的弹簧力分量的物理意义、对应的弹簧刚度及相关联的位移。在弹性部分的计算结果与传统的有限元计算结果一致的基础上,在弹簧中引入Mohr-Coulomb准则及拉伸破坏准则,进行弹簧破坏的判断。如果块体内的弹簧全部断裂,便将其视为散体。在判断破坏时采用双重判断模式,块体单元的判断主要用于选取弹簧潜在的破坏面,离散弹簧的判断用于计算弹簧上的真实弹簧力。最后,通过相关算例验证引入破坏准则后所得计算结果的合理性。块体单元离散弹簧法的实质是通过12根离散弹簧将单元转化为结构,因此可以通过分析各弹簧的断裂情况研究块体的内部破坏特征,更可以通过各弹簧的先后断裂过程来研究地质体的渐进破坏过程。

内排压脚与边坡稳定性的关系

为了研究边坡角及边坡形状与边坡稳定性的关系,采用有限元软件ANSYS模拟了不同边坡角对应的稳定系数,以及不同平盘宽度和压脚高度所形成的等储备强度边坡的稳定系数。模拟中假设材料符合相关联的理想弹塑性本构关系,强度准则符合Drucker-Prager准则,用计算收敛性作为边坡稳定性的准则,用强度折减法得出边坡的稳定系数。为了形成等储备强度边坡,由下到上分步骤进行压脚。先在平面边坡最下台阶压脚,这样提高了边坡稳定系数,在边坡进入临界状态时,最下两台阶的塑性状态相同,则压脚停止;再在最下两台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,最下3个台阶的塑性状态相同,则压脚停止;以此类推,在最下边n个台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,压到与第n+1个台阶的塑性状态相同为止。结果表明,边坡总是从坡脚开始形成塑性区,在重力加载过程中,塑性区以弧形条带向坡顶扩展,形成滑带。最有效的内排压脚是从最下台阶开始形成等储备强度边坡的压脚。

多孔介质岩土材料剪切带孔隙特征研究(2)——最大孔隙比分析

在流动剪切应力为残余剪切强度时,对剪切带内部的局部孔隙比和平均孔隙比进行了理论分析。对于应变软化阶段剪胀的岩土材料,基于梯度塑性理论验证了在剪切带内部存在最大孔隙比的客观事实,最大孔隙比具有两层含义,即局部(和坐标有关)最大孔隙比和平均最大孔隙比,分别解释了相关的实验现象。对影响剪切带内部平均最大孔隙度的因素进行了分析;给出了剪切软化模量、残余剪切强度及扩容角对剪切带内部最大孔隙度的影响规律。在软化过程中,剪切带中部最大孔隙度逐渐增加,直至残余强度剪切带中部最大孔隙度达到最大值。研究结果为流固耦合多孔介质岩土材料的稳定性研究奠定了初步的理论基础。

混凝土试件在剪切变形破坏过程中的红外信息研究

混凝土试件在剪切破坏过程中 ,会产生热效应。本文利用红外遥感技术对混凝土试件受剪破坏过程进行了观测。试件在载荷作用下有明显的红外热效应 ,其表面红外辐射温度升高。剪切面的端点首先破坏 ,并在该点逐渐扩展 ,形成宏观不连续面 ,该端点位置在试件形成宏观裂纹前有高温热像出现。试件破坏后 ,碎块间的错动、磨擦而产生的红外效应非常明显。

煤岩层状边坡蠕变破裂数值模拟

煤岩层状边坡在外力及内部结构共同作用下易造成大规模滑坡。应用最大拉应力理论,建立煤岩蠕变破裂判断准则;并对蠕变裂纹的萌生、扩展和汇聚进行有限元描述。基于FEPG软件编制离层蠕变破裂程序模块,在第一主应力矢量方向的垂直方向上生成裂纹,接下来的裂纹扩展再继续寻找第一主应力的最大值,达到抗拉强度后蠕变开裂,不断循环。以海州露天矿国家矿山公园边坡为研究对象,模拟煤岩离层蠕变破裂;结合现场设立的监测点,实测和模拟结果进行对比相吻合,为煤岩层状边坡支护和防治灾害发生提供了依据。

露天煤矿边坡稳定性研究的系统观

从系统的观点 ,提出在分析露天煤矿边坡稳定时 ,要从露天矿边坡力学系统的环境、边界、结构及参数等方面综合考虑 。

井下通风机消声器的综合研究

控制井下通风机的噪声污染是目前采矿工程中迫切要求解决的问题之一。本文应用现代信号处理技术对通风机的消声器进行动态优化设计,用有限元法研究了结构动态响应,经模态分析、灵敏度分析和结构动力修改,最终设计出通风机的二级消声器。生产出的样机经动态测试数据表明:该消声器具有消声量大(大于17分贝),空气压力损失小(小于2%),尺寸小适合于在矿井下使用等优点,是动态优化设计的一个成功实例。

急倾斜煤层覆岩运动规律与开采支护研究

急倾斜煤层开采及支护是煤矿生产中的难点问题,深入研究煤矿顶板垮落规律及工作面支护受力特征是保障煤矿安全生产的关键。以红阳煤矿为背景,现场钻取岩样测得物理力学参数,基于围岩参数构建物理模型及3DEC离散元模型,对比分析顶板垮落规律。依据试验及计算结果设计急倾斜煤层开采方案,利用3DEC离散元方法对开采支护方案进行验算,并在实际工程中进行检验。研究结果表明:泥岩顶板的弹脆塑性应变软化特征明显;3DEC离散元数值计算结果与物理模型试验结果基本吻合,采用弹脆塑性应变软化本构模型可以合理获得煤岩层受力及变形特征;利用离散元方法对伪倾斜柔掩支架采煤法进行模拟计算,计算结果与现场应用效果基本相符,证明伪倾斜柔掩支架采煤法在急倾斜泥岩顶板煤层具有良好适用性。

非线性有限元方程组的弧长延拓算法

研究工程结构因构件屈曲和材料软化导致的稳定性问题,就需要追踪结构的平衡路径。当采用非线性有限元进行分析时,传统的牛顿迭代法会在极值点和分叉点处失效,而弧长延拓方法能很好地解决这一数值计算难题。针对结构稳定性非线性有限元分析程序的编制,给出弧长延拓算法牛顿迭代的标准格式和两种实用的迭代格式,并讨论它们之间的关系。通过一个边坡稳定性的有限元分析,验证了实用迭代格式的有效性。

湘江大源渡枢纽施工期的航道整治

水利航运枢纽围堰导流后的临时航道整治是一个难题,本文介绍了湘江大源渡航运枢纽建筑物布置、一期围堰导流后的河道演变特征和临时航道的整治理论与原则。