工程地质体结构模型与地质状态基本信息分析方法研究

该研究完成的任务主要有:(1)通过现场勘察,获得三个滑坡的地质资料,分析了灾害分布特征,并提出治理方案;(2)提出了更方便、快捷的GSI量化表,并给出GSI与结构体主要力学参数之间的理论关系;(3)为满足不同的岩石力学实验需求,研制了相关的实验设备,并进行了相关实验研究,对岩石破坏机制及本构关系有了新的认识;(4)通过土石混合体的力学、渗流及损伤特性的试验研究,得到了土石混合体相关的力学属性、渗流特征以及破坏特征;(5)通过对武隆鸡尾山地下采矿区与坡体移动变形规律的分析研究,确定了地下开采对滑坡的影响;(6)进一步完善了岩土和地层地质界面识别技术和方法;(7)通过对断裂岩石在蠕变环境下的声发射特征和细观接触损伤实验研究,揭示断裂岩体长期力学行为和失稳破坏前兆信息;(8)解决了多尺度地质体建模中的三个关键问题,并应用于华亭煤田;(9)将偏最小二乘法应用于地应力场的反演中,所得地应力场结果精确,与多尺度方法相结合,应用于局部地应力场的预测,显示出明显优势;借助ABAQUS软件的二次开发接口,使用复杂边界条件,进行地应力场的计算,更符合实际情况,计算结果也更精确;(10)以抚顺东露天矿为背景,从损伤的概念出发,通过试验,研究了岩石在损伤过程中电性与力学性能之间的关系,建立了以弹性模量检测方法和电阻率检测方法为基础的损伤变量计算方法,构建了岩石力学性能和电性之间的关系。将电阻率的变化与岩石力学性质联系起来,进而通过现场的电阻率探测,描述和评价开采扰动地层的损伤状态;以窑街海石湾矿为背景,进行坡下开采岩体移动破坏相似模拟实验和利用GDEM软件进行开采扰动边坡稳定性数值分析,揭示随地下开挖边坡破坏和移动规律;(11)完善了边坡工程地质信息管理与灾变分析和预警系统,并对唐山古冶区尾矿库进行了采动影响下的岩体力学参数识别和预测,所得结果与实测结果相符。

层理煤岩浸水前后力学性质研究

层理弱面及煤岩遇水软化会导致煤岩力学性质降低,对煤矿地下水库稳定性、煤矿突透水事故防治等具有重要影响。为了研究层理及浸水对煤岩力学性质的综合影响,通过无损浸水试验与单轴压缩试验,并基于数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术,分析不同浸水条件下煤岩单轴压缩变形及破坏特性,获得了轴向平行和轴向垂直两种层理煤岩在天然状态、自然吸水以及强制吸水三种状态下的力学性质参数和表面应变场信息等。研究结果表明:煤岩的吸水特性呈现出明显的层理性差异,力学性质受到层理和浸水共同影响作用,具体如下:①毛细管作用导致轴向平行层理煤岩吸水能力强于轴向垂直层理煤岩,轴向平行层理煤岩的自然极限吸水率是轴向垂直层理煤岩的2.2倍;②煤岩的单轴抗压强度和弹性模量受层理影响为主,受浸水影响为辅,破坏模式与层理方向有关系,轴向垂直煤岩为剪切破坏,轴向平行煤岩为劈裂破坏,相同层理煤岩浸水前后破坏模式不变;③煤岩破坏是由均匀变形向非均匀变形转化的过程,浸水后煤岩会更早出现应变集中区,其压密阶段延长、弹性变形阶段缩短。研究结果有助于进一步理解轴向平行和轴向垂直两种层理煤岩浸水特性、力学性质及破裂演化规律,对地下水库预留煤柱保护、稳定性分析等相关工程实践具有一定的借鉴作用。

渗流力学课程研究型教学探索

从渗流力学课程教学流程构建、教学内容设计、教学工具选择、教学平台搭建和考核方式改进5个方面进行全面的探索和实践,提出了系统的教学方法体系,可为研究型教学实践提供借鉴。

矿业经济学的案例教学

案例教学作为一种提高学生主动性和创新性的新型教学方法,与矿业经济学的综合性交叉学科性质相吻合。介绍了案例教学方法在矿业经济学中的应用,包括案例教学设计中的案例准备和教学组织两个环节的主要工作。讨论了矿业经济学案例教学中存在的问题,并给出了解决问题的建议。

某高速公路不良地质桥梁工程安全性评价

在桥梁工程建设中,桩基的稳定性直接影响到整座桥梁的安全性,因而通过对桩基的稳定性分析对桥梁进行安全评价是可行的。特别地,对处于不良地质区域的桥梁桩基进行分析尤为重要。本文采用UDEC数值分析程序对桥梁桩基开挖及打桩后安全性进行评价。

基于GIS与CAD的煤矿地下水库库容计算平台开发研究

库容计算是煤矿地下水库建设的核心技术之一。针对库容计算方法效率低和准确度低的问题,提出了基于CAD的煤矿地下水库库容快速精准计算方法,首先基于ODA的TeighaX控件,实现了无CAD平台条件下,煤矿地下水库底板高程数据的自动准确提取;①基于GIS的不规则三角网模型,形成煤矿地下水库底板三角网格,并结合储水水位数据,构建了煤矿地下水库储水体积元,通过对各个体积元赋予不同的储水系数,实现了库容的精准快速计算。基于此,按照面向对象设计思路,开发了C#语言的.NET平台下煤矿地下水库库容计算WebApi接口,集成研发了Web端煤矿地下水库库容计算平台,实现了Web浏览器上传专题地图和库容的快速精准计算。以某煤矿地下水库为案例,分别采用传统方法和研发系统对储水区域较大的A1区和A3区进行库容计算,对比结果表明A1区的误差为0.68%,A3区的误差为2.66%,2种方法计算结果误差均在3%之内,说明应用研发系统计算的结果可靠,可满足库容快速计算的基本要求。

基于学科竞赛的土木工程专业实践创新能力培养

大学生学科竞赛以专业知识为基础,通过学生自主学习、开发、设计、验算、模拟解决工程问题,完成实践创新竞赛题目。学科竞赛系列性活动的开展,可以有效拓宽大学生专业学习视野,增强学习主动性,培养工程创新思维,学习工程研究方法,提高解决工程实际问题能力,促进教学相长,全面提升土木工程高等教育教学质量。

微差时间和填塞长度对临近充填体的影响研究

嗣后充填采场二步回采过程中,中深孔爆破会对临近充填体产生影响,因此研究充填体爆破响应对保证采矿安全具有重要意义。通过开展现场爆破振动测速,将监测数据进行拟合获得衰减方程,同时采用ANSYS/LSDYNA软件对不同微差时间和填塞长度的方案进行了数值模拟分析。结果表明:①衰减方程推算结果和数值模拟结果基本保持一致,ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟爆破对临近充填体稳定性的影响可以获得较为理想的效果。②随着微差时间从19 ms增加到25 ms,矿房与充填体交界面的最大有效应力和峰值速度均呈现先降低后增大的趋势,当微差时间为23 ms时,达到最小值,满足规范要求,对充填体影响最小。③基于矿山原爆破参数方案,设计了4种填塞长度方案,通过分析矿房与邻近充填体交界面的最大有效应力和峰值速度,当填塞长度l_(s1)~ls5分别为2、4、2、5、4 m时,爆破对充填体影响最小,降振效果最佳。研究成果可供类似空场嗣后充填矿山炮孔参数设计参考。

流体力学问题式教学设计与实践

针对流体力学课程理论性强、概念抽象等特点,设计基于问题式教学法的流体力学课堂教学。通过一问一答、研讨式问答等形式引导学生高度参与、主动发挥,利用雨课堂等网络教育平台,从增强学生软硬实力着手,提高学生发现、分析、解决问题能力。

“生本教育”理念教学实践

“生本教育”作为新型教育理念和方式,符合创新要求。“生本教育”即“以学生为本”、“以生命为本”。对“生本教育”理念进行解读。探讨了“生本教育”理念在教学中的实践途径,从教学模式构建到教学手段和教学方法选择,体现学生在学习中的主体地位。

基于互联网思维的研究生课程教学改革与实践

本文研究认为目前研究生课程教学改革取得了一些成绩,但在激发研究生潜能等深层次方面效果一般,融合互联网思维的重视"用户体验"和利用大数据实现"精准教育"的思想,提出"以云教学平台为基础,以去中心化为手段,以学生教学评价为核心,以打造精品课堂为目标"的基于互联网思维的研究生课程教学改革方案。以《现代渗流力学》课程为例,探究教学改革方案的可行性,效果显著。

传统优势非热门学科“新工科”建设

以北京科技大学采矿工程专业为例,结合人才培养要求、行业发展需要,交叉、融合智能制造、机械工程、机器人、自动控制、金融等多学科,探索"采矿+新工科"建设思路,可为类似传统优势非热门学科的"新工科"建设提供借鉴。

研究生集体建设“1+2+N”模式构建与思考

研究生集体是高校开展思政引领、学风建设等工作的重要载体,关系着学校育人理念的落实和人才培养的效果。通过分析以往研究生班集体、团支部、党支部建设过程中的不足,提出了党支部、班集体、团支部“三位一体”的“1+2+N”研究生集体建设模式并总结推广经验和工作思考。实践表明:该模式育人效果显著,在研究生高素质人才培养等方面发挥了积极作用。

矿业工程一流学科本硕贯通人才培养模式探索

为应对矿业行业新业态,解决新型矿业人才创新体系建设问题,满足矿业工程创新型拔尖人才培养要求,北京科技大学矿业工程学科落实立德树人根本任务,主动适应行业发展对人才需求的变化,从自身定位出发,通过有效整合本硕培养环节,强化本科生教学和研究生教学的有机衔接,突出指导教师的全程化指导,强化科学研究训练,深化校企合作育人和国际化能力培养,探索构建具有学校特色的依托传统优势学科培养高素质创新人才的本硕贯通培养模式。

基于文本挖掘的尾矿库隐患因素关联分析

尾矿库作为人造高势能泥砂储存库,一旦发生严重的事故,将可能产生泥石流灾害,造成严重的生命安全损失、生态环境损失,甚至威胁社会的和谐稳定。对大量国内外尾矿库事故案例进行统计、分析,并采用文本挖掘对其进行分词处理,挖掘导致尾矿库事故的关键隐患因素,运用Python语言绘制了关键隐患词云图。基于此,采用Apriori(关联规则挖掘)算法分析了隐患因素之间的关联性,表征了隐患因素导致事故发生的耦合关系。最后通过共现分析获取共现矩阵,采用Ucinet等软件将共现矩阵转化为共现网络,实现了隐患因素间耦合关系的可视化。研究结果对防范尾矿库事故、提升尾矿库安全管理水平具有重要参考意义。

基于CRITIC-TOPSIS综合评价的不同深度采场参数优化

某铁矿经过长期连续开采,开采水平逐渐加深。为了优化不同深度采场的结构参数,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对不同开采水平、不同矿房跨度下采场的顶板最大竖向位移和最大拉应力进行模拟分析,并基于CRITIC-TOPSIS综合贴进度评价模型,对不同设计方案进行综合评价。结果表明:开采水平和矿房跨度均为影响采场稳定性的关键因素,同一开采水平下,随充填体强度的减小和矿房跨度的增大,采场顶板最大竖向位移和最大拉应力均呈增大趋势,且充填体强度为主导因素;经过综合贴进度评价模型分析可知,-470m水平、-530m水平和-560m水平矿房的最佳跨度分别为22m、20m和18m,说明采场埋深越大,矿房跨度应越小。研究结果可为该铁矿深部采场结构参数设计提供参考。

一流学科本科生综合素质能力培养模式探索与实践

一流学科建设是当前中国高等教育改革的重要方向之一,“为谁培养人、培养什么人、怎样培养人”是高校不断探索的问题,其中如何培养学生综合素质能力,服务学科发展和学生成长成才是关键所在。以北京科技大学土木与资源工程学院为例,探索和实践了一种针对一流学科本科生、以第一课堂教育为基础、以第二课堂为载体、以科技竞赛为纽带的综合素质能力培养体系,并总结了该模式下取得的育人成效。

尾矿库溃坝研究现状综述

尾矿库事故造成的危害位列世界93种事故、公害隐患中的18位,与矿山的生产安全、周边社区的和谐稳定关系密切。首先针对尾矿库溃坝影响因素辨识进行综述,事故树分析法是主要研究方法之一,但该方法受人为主观意识影响较大;其次从对溃坝事故进行数值模拟、物理模型试验两个角度来看,坝体稳定性、溃坝机理、溃坝后泥石流参数是主要模拟方向,但针对溃坝机理进行的物理模型试验模拟较少,且现行主要模拟对象是洪水漫顶导致的溃坝模拟,缺乏对其他溃坝模式的试验分析。由于尾矿库溃坝事故一旦发生,灾害无法预估,着眼尾矿库溃坝从影响因素到事故再到灾害的演化过程,仍需从风险管理、计算机模拟、模型试验等领域进行交叉研究,为提高尾矿库安全管理水平提供参考。