基于和分解有限变形力学理论的深部软岩巷道开挖大变形数值模拟分析

在深部软岩工程大变形力学分析中,存在2种几何非线性大变形力学理论:和分解有限变形力学理论和极分解有限变形力学理论。介绍自主开发的有限元应用程序"深部软岩工程大变形力学分析设计系统"中和分解增量分析计算模块,给出基于和分解有限变形力学理论的有限元计算方程,并参照Hoek-Brown关于地应力与深度的函数关系,应用该程序中的和分解增量分析计算模块,对某巷道在不同的埋深下进行开挖的巷道围岩大变形进行数值模拟。计算结果表明:巷道围岩顶底板移近量的最大值要远大于巷道两帮收缩量的最大值;顶底板移近量最大值、两帮最大收缩量与埋深均具有良好的线性关系;相对于两帮的收缩速率顶底板移近量的增大速率为大。

金川矿区深部高地应力矿山巷道锚网支护技术

金川矿区深部巷道地应力大、岩体破碎的特点凸显,矿山巷道原采用的锚喷支护方法在施工后具有围岩变形量大且持续时间长、喷射混凝土层掉块剥落及锚杆锚固力下降等问题,难以保证巷道安全可靠。通过对矿区巷道变形特征进行调查研究及理论分析,引入锚杆+TECCO网(无喷混凝土)支护技术来解决其支护难题。所研究的锚网支护具备两大特点:①支护过程中不采取喷射混凝土的方式;②结合巷道围岩变形实际情况,采用了通常应用于边坡防护工程中的高强度金属网(TECCO网)。研究表明:①具有高抗拉强度的TECCO网能够在巷道围岩产生变形后,使支护体逐渐与围岩形成一个紧密的整体结构,提高围岩自承能力;②试验巷道采取锚网支护40 d后,围岩变形速率小于0.1 mm/d,说明该支护方式可以有效控制巷道变形;③锚杆+TECCO网支护成本低、作业强度小,可对该矿高效及安全生产发挥积极作用。

基于熵指数与逻辑回归耦合模型的滑坡灾害易发性评价——以蓝田县为例

以蓝田县作为研究区,选取高程、坡度、坡向、曲率、降雨量、距水系距离、地层岩性、距断层距离、距道路距离、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)共10类评价因子,分别采用皮尔森相关系数、方差膨胀因子、容忍度3种指标对评价因子之间的多重共线性问题进行分析。结果表明,各选取因子之间多重共线性较低,可以认为各因子相对独立。随后,采用频率比法分析各评价因子与滑坡灾害点之间的空间分布关系。分别利用熵指数(index of entropy,IOE)模型、逻辑回归(logistic regression,LR)模型以及两种模型耦合作用下的逻辑回归与熵指数耦合(integration of logistic regression and index of entropy,IOE-LR)模型对研究区滑坡易发性进行评价,得到各模型下的研究区滑坡灾害易发性区划图。最终采用接受者操作特性(receiver operating characterstic,ROC)曲线验证并比较了3种模型的性能。成功率曲线表明,IOE模型、LR模型、IOE-LR模型的ROC曲线下的面积(area under curve,AUC)分别为0.735、0.742和0.805;预测率曲线表明,IOE模型、LR模型、IOE-LR模型的ROC曲线下的面积AUC分别为0.732、0.785和0.830,其中IOE-LR模型均具有最高的准确率。生成的滑坡易发性区划图可以为蓝田县政府合理解决土地利用规划问题以及减轻滑坡风险提供有效参考。

基于SVM-LR融合模型的滑坡灾害易发性评价--以山阳县为例

科学地选取评价因子与构建评价模型是滑坡易发性评价结果是否准确与可靠的关键。以山阳县为例,基于区内滑坡孕灾环境、诱发因素、滑坡发育特征以及因子间相关性分析,选取高程、坡度、坡向、曲率、断层、水系、道路、降雨量、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)作为评价因子。分别采用逻辑回归(logistic regression,LR)模型、支持向量机(support vector machine,SVM)模型以及由以上两种模型通过简单线性回归(LN)组合形成的SVM-LR融合模型对研究区滑坡进行预测研究。预测结果表明,在SVM-LR融合模型下,滑坡点落入研究区极高-高易发区占滑坡总数的79.07%,极高-高易发区滑坡相对点密度为2.287,较其他两种模型有明显的提高。最后采用接收者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对不同模型的预测性能进行检验,结果表明:LR模型、SVM模型、SVM-LR融合模型的成功率曲线下面积(area under the success curve,AUC)分别为0.717、0.807、0.831,预测率曲线下面积(AUC)分别为0.747、0.774、0.808,由此看出,SVM-LR融合模型的预测性能更为优越。研究结果可为山阳县当地有关部门采取防灾减灾措施提供帮助。

不同加载速率下砂岩的单轴压缩试验力学特性及能量演化规律

从能量的角度出发,通过单轴压缩试验和单轴分级加卸载试验分析了砂岩在破坏过程中能量积聚和耗散的特点,并定量分析了弹性能和耗散能之间的关系。研究结果表明:(1)不同试验条件下,砂岩试样经历了压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段4个阶段,随着加载速率的增加,弹性模量和峰值强度呈现增加的趋势;(2)砂岩试样在各个阶段内存在弹性能和耗散能,整体随着加载速率的增加呈非线性正相关关系,弹性能和耗散能相互抑制的阈值为20 MPa,20 MPa之前,弹性能对耗散能抑制作用明显,20 MPa之后,耗散能对弹性能抑制作用显著;(3)单轴分级加卸载试验下,试样因疲劳损伤和裂纹界面摩擦而产生的塑性变形对弹性能无影响,表现为加卸载曲线的逐渐右移,吻合单轴压缩试验对应弹性能,同时也证明了本研究方法的合理性。

加载速率对实时高温花岗岩三轴力学特性影响的实验研究

以未风化花岗岩为实验对象,在高温高压三轴力学实验系统上开展三轴压缩实验,分析了三种加载速率下岩样温度、围压对峰值强度、弹性模量的影响,探讨了岩样热损伤演化规律的加载速率效应,建立了花岗岩冷损伤方程。结果显示:在100℃时,加载速率增大,低围压区岩石由延性转向脆性,渐进破坏向突发失稳转变;在500℃时,加载速率增大,低围压区弹性模量硬化明显,失稳模式为准突发失稳;随着加载速率的增大,在低温30~200℃时峰值强度的增加显著,在较高温度200~500℃时峰值强度的增加幅度降低,随着围压的升高,加载速率使峰值强度增强作用降低;各级岩石温度条件下,加载速率与弹性模量相关性不显著;低围压时弹性模量增幅较大,高围压时弹性模量增幅较小;随着加载速率的提高,弹性模量损伤与岩石温度的关系由线性转变为非线性的临界围压降低。

近组煤开采上覆岩层运动规律及矿压显现研究

通过对近组煤工程地质条件分析、岩石力学参数测定,建立了采场的结构力学模型,将下层煤开采阶段分为未受10煤影响段、10煤支承压力影响阶段、进入采空区段。通过数值模拟与现场实测认为:工作面位于上部岩层应力高峰位置时,支架阻力增大,工作面及巷道片帮严重,局部破碎冒落。工作面在采空区下开采时支架工作阻力相对较小,工作面前方采动影响范围小,强度减弱,煤壁坚硬,不易片帮,无明显的周期来压。

高应力破碎岩体巷道中锚注支护的应用研究

针对某矿山巷道大松动圈巷道水平应力较大、围岩破碎严重,以及原支护方式难以保证巷道安全可靠等一系列问题,在分析了巷道破坏机理及锚注支护机理后,采用锚注支护技术来取代原支护,以控制巷道围岩变形及保证其稳定可靠,支护完成后及时设置变形监测站对巷道围岩表面位移进行监控量测,以掌握围岩变形规律和验证支护效果。

应用型地方高校土建专业结构力学教学探讨——以贵州工程应用技术学院为例

结构力学是土木工程的专业必修课,为适应国家地方本科高校向应用型转变的大战略,结合贵州工程应用技术学院土木工程专业的培养目标和学生的就业和生源情况,分别从优化教学内容和教学学时、改革教学方式、强化定性分析、开展应用型的结构力学竞赛以及差异化教学方面对结构力学教学提出了几点建议,以使结构力学教学更加适应贵州工程应用技术学院应用型人才的培养目标。

基于卓越能力的《土力学与地基基础》课程教学改革

为了适应应用型人才培养需要,文章从教学改革思路、教学目标和教学模式等方面探讨了《土力学与地基基础》课程的教学改革,以模块化的教学思路和方法重构了课程教学内容。该方法突出了学生应用能力和实践能力的培养,增加了实训实践教学在课程教学中所占的比例,教学效果良好。

土建类全课程核心价值观建设的教改模式探究

提出了土建类全课程核心价值观建设的教改策略,以"德育为引领,育人为根本"为导向,提出修订土建类专业培养方案;提出价值观内涵贯穿专业课程教学全过程的策略;从教师和学生的教学互动、考核方式等方面提出建立土建类专业全课程"思政考核"制度。

基于新工科理念的《水利工程概论》课程思政教学改革探索

新工科背景下,探索课程思政建设显得尤为重要,从课程与育人的辩证研究、教师政治素养及学生认知三个方面分析了新工科背景下课程思政教学存在的问题。以《水利工程概论》为例,从课程教学大纲、课堂教学、实践教学及教学效果分析四个方面进行课程思政教学的探索。在课程思政建设中,将思想政治元素融入课程教学大纲,充分发挥课堂教学的育人功能,把握实践教学对课程思政的关键作用,可为新工科理念下水利水电专业人才的培养提供参考。

水泥掺量对含红粘土塑性混凝土性能影响试验研究

塑性混凝土因其优良的抗渗性和大变形能力而在水利工程领域广泛应用。含红粘土塑性混凝土是我国南方地区常用的塑性混凝土,含红粘土塑性混凝土中掺料比例的不同影响其物理力学性能。不同配合比的含红粘土塑性混凝土实验结果表明水泥掺量对贵州毕节地区含红粘土塑性混凝土的性能有规律的影响:水泥掺量的增加使得含红粘土塑性混凝土的抗渗性、坍落度及扩散度显著下降;同时,使得含红粘土塑性混凝土的抗压强度、抗拉强度及弹性模量显著提高。

从郎之万方程出发建立多孔介质微观模型

岩土类多孔介质宏观物理力学性质是岩土工程界关注的焦点,其关键是岩土类多孔介质本身复杂的微观结构。综述了当前多孔介质建模的研究现状,简要分析了各种模型建立方法的优势和劣势。针对多孔介质建模的复杂性,从随机动力学相分离过程的朗之万方程出发,将多孔介质的形成过程看作是固相粒子和孔隙相粒子相互作用演化的结果,建立了构造随机多孔介质的微观生长模型。通过不断向空间播撒固相粒子和孔隙相粒子控制多孔介质的演化过程,同时计算了不同参数条件下演化过程中多孔介质孔隙率、欧拉数以及分形维数的变化趋势。由于考虑了固体相和空隙相粒子之间的相互作用力,模型生成的多孔介质与自然界真实的多孔介质更为接近,存在连通和不连通的孔隙结构,孔道迂回曲折。通过与真实样品微观结构的比对,验证了本模型的实用性、可行性。

电加热下褐煤微观结构的演化研究及其工程应用

针对我国低变质煤层开采难度大、成本高的现状,利用电加热法对低变质煤中褐煤的微观结构进行了研究,利用精细显微CT系统分别观察了25℃、300℃、400℃、500℃后褐煤的微观孔隙,利用3D数字岩芯技术建立了三维孔裂隙骨架图,得到高温作用后,试样孔裂隙发育以及孔隙率都得到明显的提升,其中,400℃后,试样热解充分,孔隙发育完全,试样的孔隙率出现陡增,可见,持续高温作用下,有机质热解充分,加快了孔隙的发育。

索-区域约束混凝土框架抗震性能分析

为了解决框架结构过柔以及框架剪力墙结构中剪力墙过刚、轴压比受限的问题,在区域约束混凝土理论基础上提出了新型的索-区域约束混凝土框架结构。基于ABAQUS对一个区域约束混凝土框架RCC和两种索-区域约束混凝土框架YSRCC,YSRCCS(2)进行数值模拟分析。分析结果表明:设置索能有效提高框架的抗侧刚度、承载力、耗能能力和延性,可大幅度提高建筑的抗震性能并有效的节约建筑材料。

专业认证背景下应用型地方本科院校土木工程专业人才培养体系的构建与实践

专业认证是否通过是所培养的毕业生是否达到行业既定质量标准的标志。以土木工程专业认证为目标和标准,结合贵州工程应用技术学院应用型地方本科院校的特色,通过广泛的行业调研,确定了适合地方经济发展的人才培养目标,以学生的就业方向反推了符合OBE教育理念的毕业要求。为达到毕业要求制定了分方向模块化的课程体系和以能力为导向的实践教学方式,构建了满足专业认证土木工程专业人才培养体系,以期对地方性本科院校土木工程专业的建设和发展提供参考。

贵州毕节地区滑坡带红粘土水敏性探讨

红粘土是广泛分布于西南地区的一种特殊土,其物理力学性质随含水量的变化很大。该文以毕节三个不同地点滑坡带红粘土为研究对象进行了直剪试验,研究了含水量对红粘土的粘聚力、内摩擦角的峰值强度和残余强度影响规律。实验结果表明:随着含水量的增加,红粘土的峰值粘聚力和残余粘聚力均呈一阶负指数衰减,最后具有稳定趋势。峰值内摩擦角和残余内摩擦角均呈线性关系下降。

巷道赋存灰白砂岩力学性质试验研究

对于承受四面来压荷载、服务年限较长的巷道工程,获取岩石的物理力学性质具有十分重要的理论及现实意义。通过对南山煤矿现场取样,随后将岩样加工成标准试件进行单轴压缩试验,在常规试验工作的基础上,研究了该矿赋存灰白砂岩的物理力学性质。试验研究结果表明:(1)单轴压缩试验条件下,灰白砂岩抗压强度、弹性模量和泊松比分别为40.55-85.39 MPa、23.6-40.6 GPa、0.22-0.32,并表现出较大差异性;(2)灰白砂岩在单轴压缩试验条件下其破坏形式以竖向劈裂为主,并出现有试样整体破碎现象。该研究结果为巷道工程的掘进、设计及维护提供了有力的基础依据。

贵州工程应用技术学院水利水电工程专业人才培养研究

水利水电工程专业作为我校新开设的专业,各个方面都还不成熟,结合贵州省对人才需要的实际情况和专业特点,从四个方面分析了该专业在人才培养上应注意的问题,为水利水电工程专业建设提供了一些参考。