采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟

为描述采动煤岩渗透率演化过程,引入强度退化指数,基于Hoek-Brown强度准则,建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程,结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型,并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程,结果表明:(1)该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响;(2)随着工作面推进,越来越多的煤岩单元破坏,渗透率也不断增长,逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。(3)模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程,从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。

考虑温度和滑脱效应的煤渗流应力耦合模型

温度变化、滑脱效应、有效应力等对煤层变形和瓦斯流动耦合机制的影响规律是煤层瓦斯突出灾害防治、煤层气抽放设计等工程中的关键。从吉林华兴矿取原煤,粉碎后制备型煤试样,利用自行研制的三轴渗流应力温度耦合实验装置开展了三轴气渗流试验,研究了孔压、有效应力及温度对型煤渗透率的影响规律,结果表明:1)低孔压条件下,随着孔压增加煤样渗透率减小,当减小至某一临界值后,渗透率再随孔压增加而缓慢增长,即表现为所谓的滑脱效应。2)有效围压对煤的渗透率有很大影响,围压增加,煤样所受有效应力增大,煤样内的孔隙和裂隙空间被压缩,瓦斯的渗流通道变窄,渗透率降低。3)温度变化对煤的渗透率有显著影响,温度升高,煤的渗透率降低。这主要是由于温度升高使得煤样体积膨胀,由于周围的约束使得煤样内部出现温度压应力,煤的孔隙和裂隙空间被压缩,试样的渗透率降低。同时,温度升高使得甲烷气体黏性增强,加剧了煤的渗透率降低的趋势。温度变化对煤渗透率的影响近似服从线性关系。4)建立了考虑温度变化、有效应力及滑脱效应影响的煤渗透率演化方程。将煤视作弹性介质,结合有效应力原理和本文的煤渗透率演化方程,建立了考虑温度变化、滑脱效应影响的煤变形和瓦斯流动耦合数学模型,在Matlab软件下开发了相应的有限元程序。通过数值算例研究了温度变化和滑脱效应对煤变形和瓦斯流动的影响规律,结果表明:1)若不考虑温度变化和滑脱效应的影响,将偏于低估瓦斯流动能力,在煤变形和瓦斯流动耦合分析中应考虑温度变化和滑脱效应的影响。2)本文建立的模型能较好地考虑温度变化、滑脱效应和有效应力对煤层瓦斯流动的影响,从而为煤层瓦斯运移预测提供了一个新的思路。

基于LSTM的桥梁养护文本数据的命名实体识别方法

为高效抽取桥梁养护文本数据的关键实体信息,提升养护工作的效率和质量,提出基于LSTM的桥梁养护命名实体识别方法。为实现上述方法,在数据标注、人工智能模型可用性和模型架构优化方面进行研究和验证。在数据标注方面提出结合桥梁养护四要素标注原则,以有效提取桥梁养护文本中的核心信息。在人工智能模型可用性方面,在桥梁养护标注文本数据上测试基于LSTM的一系列命名实体识别模型,以验证人工智能模型在桥梁养护领域内的可用性。在模型架构优化方面,模型通过Dense Internal和Attention模块及超参数调整取得更优性能。这三方面的研究和验证工作为后续研究提供了数据标注的参考原则,人工智能模型引入桥梁养护领域的可用性依据和桥梁养护领域内架构优化的潜在方向。

环保型融雪剂和尾矿砂复配性能及撒布方式

为解决传统氯盐类融雪剂使用带来的负面影响,利用生物质热解废液提取醋酸盐融雪剂,加入尾矿砂固废原料,开发出低成本的环保融雪除冰复合材料。通过测试尾矿砂的粒径和复合材料的融雪化冰能力,评估了环保型融雪剂的腐蚀和毒害作用。结果表明:尾矿砂粒径为4.75~9.5 mm时,复合材料的融雪化冰能力可达到氯盐类融雪剂的80%以上;通过腐蚀和毒害试验,发现环保型融雪剂对碳钢和植物无腐蚀和毒害作用;通过控制环保型融雪剂和尾矿砂的撒布量,可以实现精确撒布和合理掺配,从而降低公路除冰雪成本,减少对桥涵、混凝土护栏和周围土壤环境的腐蚀和盐碱化;环保融雪除冰复合材料具有良好的经济和环保效益,可以替代传统氯盐类融雪剂。

全寿命(耐久型)盆式球钢支座抗震性能有限元分析

以桥梁全寿命盆式球钢支座为研究对象,研究其在受水平荷载影响时,结构的受力机理和抗震性能,旨在解决桥梁服役期支座的更换问题。以控制变量分析法为基本逻辑,运用有限元分析法进行了分层次、分阶段的模拟探究。在模型搭建上采用ANSYS和ABAQUS分析软件,并渐进性地研究了模型在水平荷载下的受力情况。使用ANSYS建立了桥梁全寿命盆式球钢支座模型,分析了结构在单调载荷和循环载荷下的受力情况,得到了结构变形和应力发展情况,确定了结构在水平荷载下受力的薄弱部位。基于ABAQUS建立了支座局部细化模型,从载荷方式和锚固保护层厚度入手,研究了支座在水平荷载下的破坏模式、承载力、抗震耗能性。对不同锚固保护层厚度的有限元模型进行了模拟分析。结果表明:整个模型受力性能良好,荷载-变形曲线呈线性发展,下座板四角支撑螺栓位置出现了明显的应力集中现象,明确了支座抗震性能的弱节点位置,验证了支座弱节点位置的最终破坏模式均表现为螺栓破坏;随着保护层厚度的增加,支座的水平承载能力明显提高,但增速略有放缓,结构抗震耗能性以保护层厚度50 mm为界呈现先减小后增大的趋势,至80 mm后趋于稳定,建议全寿命盆式球钢支座锚固保护层厚度设置在50~80 mm范围内,循环加载后支座水平承载力比单调加载后低,抗震设计中同样应予以考虑。