高速公路复工路基土工格栅的加固补强稳定性

由于存在新老路基结合的问题,复建后路面出现了不均匀沉降,并出现了裂缝.根据路基实际情况,采用有限元分析软件midas GTS建立了路基模型,对加固后路基的应力、位移和各工况下土工格栅所承受的轴向内力进行了计算.通过计算得出,在复工路基植入土工格栅进行加固补强,在限制横向位移方面有一定的效果,但对于限制竖向沉降作用不大.当结合部位台阶高度为1.5 m时,路基边坡的横向位移及所受的剪应力均相对较小;在新旧路基填土上部增加3层格栅时,格栅所受的内力趋于稳定.

高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性

为研究高填方大直径钢波纹管的力学特性,选取萍洪高速AK0+485处钢波纹管涵洞作为研究对象,通过现场测试以及数值模拟提取管体上部不同填土高度情况下管体的应变、土压力以及管体的横向和竖向变形.通过对数据进行处理分析得出测试数值与模拟数值变化趋势基本一致,管中环向应变以及管顶轴向应变分别大于其他部位的应变.管顶土压力较小,管体下45°位置的土压力较大,主要是由于大直径钢波纹管的柔性以及混凝土支撑的限制作用导致.而对于无混凝土支撑情况下的数值模拟显示,无混凝土支撑可减小应力集中现象以及大部分测点位置的土压力.

60m高老式烟囱定向爆破拆除

介绍了一座60 m高老式砖混结构烟囱的控制爆破拆除。该烟囱局部已经风化产生裂隙,烟囱结构松散,通过加大装药量,防止因烟囱裂隙而减弱爆破作用。爆破设计中,充分利用烟囱自身特点,将其两侧出灰口作为定向窗,通过合理选择切口的位置、形状以及爆破参数等,保证了爆破设计的合理性,确保了烟囱按预定方向倾倒,使其达到了预期爆破效果。

上穿输水隧洞公路隧道爆破开挖安全控制研究

针对某小净距近接公路隧道上穿既有输水隧洞的空间位置关系,结合萨道夫斯基公式,对隧道的爆破开挖方案进行优化,并利用Midas GTS数值模拟方法建立计算模型,分析不同开挖区段三种工况下爆破振动对输水隧洞结构安全的影响。研究结果表明:各工况最大振速是由隧道下台阶爆破导致的,为4.33 cm/s,小于根据《爆破安全规程》确定的输水隧洞7 cm/s的最大振速;而最大拉应力及最大压应力分别是0.75 MPa和1.51 MPa,均出现在下台阶爆破施工时,分别小于C25混凝土的设计强度值。通过现场实测得到的最大振速为3.428 cm/s。由此可知,根据设计的爆破开挖方案施工不会影响输水隧洞的安全稳定。

基于云模型的隧道塌方风险等级评价

针对造成隧道塌方事故影响因子的复杂性和模糊性,基于云模型理论,选取影响隧道塌方风险的10项因子,建立了4个风险等级的隧道塌方风险评价模型。根据云模型的数字特征计算规则计算各因子隶属于不同风险等级的云模型数字特征,结合正向正态云发生器和各项评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最终由最大综合确定度确定隧道塌方风险等级。工程实例样本应用中,构建的隧道塌方风险评价云模型和模糊综合评价模型的评价结果相符,同时与相应的设计施工方案和施工安全风险评估报告的结果相吻合,表明该模型的可行性与有效性,体现出云模型中定性语言描述和定量数值间不确定转换的优点,且结果便于工程应用。

隧道爆破开挖对邻近隧道安全影响的数值分析

新建隧道爆破开挖有可能引起邻近既有隧道的损伤。以湖南益阳亮轩公隧道为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了邻近隧道爆破对既有隧道的影响,分析了最大段装药量对隧道迎爆面震动速度的影响,模拟了最大段装药量为6 kg、24 kg、96 kg时迎爆侧的震动速度。结果表明,震动速度随最大段药量增加而增大,但增速趋于平缓。当最大段装药量为270 kg时,爆破效率最高。最后提出了一些控制爆破震动的措施。

基于PCA法和Fisher判别分析法的岩体质量等级分类

岩体质量等级分类在实际的工程中有着很重要的作用。基于主成分分析(PCA)法和与Fisher判别分析法相结合建立岩体质量等级判别模型,选取单轴抗压强度、岩体体积节理数、声波纵波速度、节理面风化变异系数、节理面粗糙度系数和透水性系数6种指标作为岩体质量分级判别的判别因子。以永平铜矿露天矿区工程岩体特征资料中的20个样本为训练样本,10个为待判样本,对该模型进行检验和应用,并与传统的RMR法、Fisher判别分析模型的结果进行比较,相应正确率分别为87%、70%、77%,判断结果表明利用主成分分析法和Fisher判别分析法建立的模型判别能力更高。

基于PSO-SVM模型的隧道水砂突涌量预测研究

复杂工程地质条件下,隧道水砂混合物突涌的预测防控是隧道安全建设的基础,准确预测水砂混合物突涌量,为工程提供安全保障至关重要。为提高预测准确性,提出一种基于粒子群算法优化的支持向量机(PSO-SVM)的隧道水砂突涌量预测模型。综合考虑地质构造、气象条件、施工影响三类因素,选取七个因子,结合某公路隧道,利用PSO-SVM建立隧道水砂突涌量预测模型,并对该隧道水砂突涌量进行预测,结果与实际突涌量一致。证实综合粒子群算法和支持向量机优势的PSO-SVM方法预测精度高,且易于实现,为类似隧道工程突涌预测提供参考与借鉴。

基于云模型的长时停工隧道衬砌结构质量评价

基于长时停工隧道衬砌结构质量评价中通常存在的定性描述和定量转化问题,引入一种基于云模型理论的长时停工隧道衬砌结构质量评价方法。根据长时停工隧道衬砌结构的特点,选取锚杆数量和衬砌厚度等20项评价指标,建立了长时停工隧道衬砌结构质量分级的评价模型;通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定长时停工隧道衬砌结构质量状态等级;将该模型应用于某一长时停工隧道工程实际,评定了该隧道衬砌结构的质量状态等级。结果表明,该方法不仅能给出长时停工隧道衬砌结构的质量等级,还能客观反映长时停工隧道衬砌结构中各因素的合格情况。

52m高裂缝砖烟囱小切口定向爆破拆除

介绍了52m高有裂缝砖烟囱的爆破拆除。在烟囱筒身存在长度达10m的裂缝、无法开定向窗的条件下,重点阐述了此烟囱爆破拆除的施工技术和方案设计。爆破中采用切口取小值、增大炸药单耗及一次性起爆的倒塌方案,精心设计了合理的爆破切口及爆破参数,并采取有效的防护措施,确保了烟囱按设计的方向倾倒。

空气中爆炸对巷道稳定性影响模拟研究

以西北某铀矿矿床某巷道为依托,针对巷道稳定性及巷道内爆炸问题,运用ANSYS软件对自重应力场下的巷道衬砌及围岩进行静力分析,得出巷道围岩有效应力分布情况及巷道断面上几个典型位置的位移量和等效应力值。在此基础上,再利用LS-DYNA显式分析功能模拟自重应力场下爆炸对计算,获得衬砌结构最大主应力和加速度时程曲线,分析爆炸波在巷道中传播规律,为巷道抗爆性设计提供参考。结果表明,巷道中的爆炸波会产生强烈的多次反射现象,并且在自重应力场下,直墙拐角处往往最先出现破坏。

“爆破工程”课程教学改革的思考与对策

“爆破工程”是采矿工程专业的重要专业基础课程,为提高学生对课程的兴趣,深化对爆破器材的认识及使用,更好地掌握爆破实验的方法,达到院校采矿工程专业培养目标要求,该课程教学需进行改革。从教学内容、教学手段和课程实验等方面,依据教学改革原则,针对课程的教学现状及存在的问题提出教学改革思路及改革措施。在教学内容上要多学科相互联系,采用情景教学,并把握好教学知识的重点和难点,同时要注重融入思想政治教育内容;在教学手段上采用多种现代化教学模式,不再一味地局限于课堂;实验方面要注重理论联系实际;考核方面要多举措并行,从多角度、多方面综合考量。

硬岩矿深部开采过渡区厚度优选与数值分析

针对某铁矿进入深部开采过程中采场出现的地压问题,优化并选取了合理的采场参数.考虑到矿体中存在软弱夹层,会对过渡区的稳定性造成影响,通过极限平衡法,决定采用8.5,10及12 m厚度的过渡区以备选用,运用大型数值分析软件FLAC 3D进行三维数值模拟,对其稳定性进行对比分析.结果表明,随着厚度的增加,过渡区中应力集中现象越来越小,在开挖过程中,顶板位移也随着厚度的增加而减小,仅12 m厚过渡区的塑性区没有贯通.所以留设12 m过渡区可保证采场的稳定,满足过渡期间安全生产的要求,为矿山的安全平稳过渡生产提供依据.

基于HHT频谱分析逐孔起爆微差时间试验研究

为解决某矿山矿体回采时爆破振动过大影响地表村庄建(构)筑物安全的问题,通过结合现场实际情况与经验公式计算,选取8、10、12、14和18 ms的孔间微差时间和100 ms的排间微差时间作为在该矿Ⅲ矿体63113矿房试验的爆破参数,根据村庄多为1~2层砖混结构建筑计算得到其自振频率7.63~13.23 Hz。现场采集爆破振动数据并利用Matlab对测得的爆破振动信号做HHT变换并从时域、频域和能量的角度分析信号的特点。使用具有高度自适应性的EMD分解将原始振动信号分解为IMF分量,再对IMF分量做10层db8小波变换并总结level 9的频带7.8~15.7 Hz具有的能量在总能量中的占比规律,对用IMF分量重构后的信号做Hilbert变换得到三维希尔伯特谱及边际谱。通过对爆破振动信号做EMD分解和小波变换研究得出,12 ms的微差时间设计在3号测点的三向能量占比分别减小了14.07%、24.89%和6.26%,试验表明通过改进孔间微差时间可以改善低频能量在总能量中占比较多的问题,能有效避免共振效应。对比不同孔间微差时间的Hilbert边际谱和三维希尔伯特谱从频域和能量角度分析得出,孔间微差时间为12 ms的爆破的主振频率和最大瞬时能量出现在起爆后200 ms,集中在大于建筑固有自振频带的30~40 Hz间,对建(构)筑物产生的影响最小。试验通过HHT频谱分析为选择合理的逐孔微差起爆时间提供了有效的判断依据,为更多类似的研究提供了思路与方向。

采矿方法转变中的隔离矿柱稳定性分析

隔离矿柱在矿山开采中对维护矿山稳定具有重要的作用。结合某矿的实际情况,在矿山进入深部开采并转变采矿方法的过程中,采用极限平衡理论计算得出了隔离矿柱厚度为10 m。应用二维数值计算软件RFPA对其稳定性进行了分析研究。结果表明,留设10 m隔离矿柱可以维持采场的稳定,满足矿山生产的要求。

空孔在硬岩光面爆破作用中的试验与应用

光面爆破对巷道稳定性和安全性意义重大。普通光面爆破法应用在小断面硬岩巷道全断面一次爆破上存在一些弊端,由于周边孔装药量、孔间距及不耦合系数的关系,爆破后出现超欠挖现象,成形不规则,增加了支护工作量,降低了掘进效率,片帮与顶板垮塌等问题。为了达到全断面光面爆破一次成巷,尽量减小爆破对围岩的破坏,改善巷道成形,保证巷道安全高效掘进。利用空孔的应力集中效应,在周边孔设计6个大直径空孔,空孔直径∅=70 mm,周边孔间距由原来的544~600 mm减少到400 mm,并且均匀布置在巷道轮廓上;周边孔选择空气间隔装药结构,间距0.4 m。选取在黑岚沟金矿-500 m中段掘进巷道进行光面爆破试验,试验结果表明:在小断面硬岩巷道全断面一次爆破中,与普通光面爆破法相比,优化后的光面爆破在技术经济安全方面更加显著。巷道掘进平均循环进尺增加0.03 m,平均半孔率提高34%,炸药单耗降低了0.42 kg/m^(3),爆破作业成本降低了7.82元/m^(3)。巷道壁完整光滑,顶板稳定性更好,能够有效降低对围岩的扰动程度,为深部硬岩全断面掘进的矿山提供经验。

硬岩隧道高压气体膨胀破岩开挖试验

为了解决传统钻爆法在隧道工程中振动大的问题,引入一种新型破岩技术——高压气体膨胀破岩技术。通过在某隧道掌子面采用该技术进行现场试验,获得该技术试验时的振动速度值和试验后的破岩效果,将获得的结果与传统钻爆法得到的相应结果进行对比分析,结果表明,高压气体膨胀破岩技术在施工时产生的振动比钻爆法小,证明了将该技术应用在隧道工程中是可行的,解决了该隧道采用钻爆法施工振动风险大的问题,为类似工程破岩提供了一种新途径。

基于逻辑回归-聚类算法的采空区危险等级评价模型

采空区危险性分级研究在矿山灾害防治和风险管理中具有重要意义。为克服传统采空区危险性评价指标繁多、计算复杂等问题,提出了一种采空区危险等级快速评价模型。基于110个采空区样本,将随机森林算法(Random Forest,RF)与递归特征消除理论(Recursive feature elimination,RFE)相结合,筛选出对采空区危险性分级信息量贡献较大的指标,克服传统评价指标繁多且不易获取的缺陷,实现采空区评价指标体系精简降维。基于逻辑回归理论得到采空区危险性概率模型,并应用K-means快速聚类算法求得采空区危险性概率的4个聚类中心点,耦合2种算法构建了采空区危险等级快速分级模型,以克服传统采空区危险性评价方法计算复杂、普适性差的缺陷。为验证该评价模型的有效性,基于混淆矩阵对评价模型的准确性进行了验证分析。研究表明:①RQD值、矿柱尺寸布置、岩体结构、采空区高度、地质构造、工程布置、地下可见水赋值为采空区分级评价中信息贡献量较大的指标;②模型分级准确率达到77.4%,第一类错误率降低至6.25%,危险采空区的预测准确率达到93.75%,评价结果可为采空区后续治理提供可靠依据。

城市小断面硬岩隧道高压气体膨胀法掏槽破岩试验

为研究高压气体膨胀破岩技术在城市小断面硬岩隧道的适用性问题,在分析其破岩机理基础上,通过理论计算得出膨胀管内产气剂破岩的峰值压力,结合某地铁联络通道采用高压气体膨胀破岩技术试验了3种不同孔网参数的掏槽破岩方案,并对试验过程进行振动监测。结果表明:膨胀管破岩时可使致裂孔周围岩石产生大量裂缝,合理的掏槽致裂孔和空孔布置参数能取得较好的破岩效果,破岩方量最大可达3.5m^3;破岩过程产生的振动较小,隧道内管片和地面建筑物处测得最大振速分别为2.294cm/s和0.548cm/s,不会影响周围建构筑物的安全,证明该技术适用于城市小断面硬岩隧道的开挖,为高压气体膨胀破岩技术在城市小断面硬岩隧道工程的应用提供了技术参考。

隧道高压气体破岩有效性等级评价及工程应用

为了解决近年兴起的高压气体膨胀法应用于隧道工程时存在的破岩难易程度和孔网参数合理性的问题,引入破岩有效性的概念和一种基于云模型理论的评价方法。根据隧道围岩性质和高压气体破岩的特点,建立了隧道高压气体破岩有效性等级评价模型。通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定隧道高压气体破岩有效性等级。将该模型应用于某一隧道工程,成功评定出该隧道掌子面高压气体破岩有效性等级。研究结果表明:该方法不仅能给出隧道高压气体破岩有效性等级,而且对孔网参数的选择起到了指导作用,为高压气体膨胀法在隧道工程中的应用和推广提供了理论基础。