无人机低空遥感裂缝识别与采动地表变形指标的相关性研究

山西煤炭资源丰富,随着煤炭资源大规模开采利用诱发了一系列地质灾害,地表裂缝即为地质灾害的主要表现形式之一。目前对地表裂缝监测多采用人工野外调查识别和卫星影像解译识别方法,存在成本高、效率低、分辨率低、易受天气影响等不足。利用飞马D2000无人机对山西省华阳二矿某地质灾害易发区进行了航空摄影测量,得到了测区数字正射影像模型(DOM)、数字表面模型(DSM)和三维点云模型(3DPCM),基于这3种模型数据解译得到地表裂缝发育与分布特征。同时,根据地质采矿条件进行地表移动变形预计,分析了地表变形指标与采动裂缝分布之间的关系。结果表明:利用DOM与3DPCM模型数据可以高效、准确地识别地表裂缝,且裂缝分布情况与采动引起的地表曲率变形、水平变形高度相关。研究结果对于预测评估开采引起的地表裂缝发育情况具有参考意义。

典型钼合金在简谐振动中的能量消耗与失效机理

本文以纯Mo、Mo-Re和ODS-Mo三种典型钼合金材料为研究对象,利用动态热机械分析仪在25~350℃对不同合金进行频率为200 Hz的简谐振动实验,分析了高温简谐振动过程中典型钼合金的模量变化及断裂行为,揭示了典型钼合金在简谐振动过程中的能量消耗机制与失效机理。结果表明:晶粒尺寸、第二相颗粒和位错运动是影响典型钼合金减振性能的主要因素;细小的Mo-Re合金晶粒拥有更多的晶间摩擦项,使得Mo-Re合金在高温下的减振性能优于其他两种钼合金;晶界处的第二相颗粒会降低ODS-Mo合金的晶界结合力,因此简谐振动引发的微裂纹优先在此处萌生;螺型位错交叉滑移和多晶粒协调微转动是纯Mo和Mo-Re合金简谐振动断裂失效的主要机制,而第二相颗粒钉扎位错和晶界强度的降低是ODS-Mo合金简谐振动断裂失效的机制;细晶强化和弥散强化能通过增加典型钼合金简谐振动回弹能力,有效提升合金的减振性能。

浅埋深厚煤层高强度开采地表沉陷规律研究

以西部神东矿区大柳塔煤矿为工程背景,选取典型的浅埋深高强度开采工作面52307工作面为研究对象,设立地表岩移观测站,并结合RTK观测技术与三维激光扫描技术进行实时监测,基于关键层理论和CISPM综合地表沉陷预计模型软件,综合分析在浅埋深高强度开采条件影响下,地表移动变形特征、地表岩移角值参数变化以及地裂缝发育等问题。研究结果表明:在工作面从开切眼向前推进过程中,地表下沉值在开切眼位置较小,之后突然迅速增大,下沉曲线急剧变陡,当达到最大下沉值时,下沉速度开始变缓;地表移动变形主要集中在工作面中部,工作面四周下沉变形较小,地表移动影响范围较小;大柳塔矿区地表岩移角值参数偏大,基岩移动角和边界角分别达到了87.7°和84.1°。开采引起的地裂缝整体呈“C”字型主要分布在工作面中部;随着工作面的不断推进,地裂缝从开切眼位置开始继续向回风巷一侧缓慢延伸、发育并逐渐闭合,最终形成连续包围“漏斗”型形状;地裂缝总是滞后于工作面出现,地裂缝滞后距与工作面推进速度呈线性增大的关系。根据地表沉陷规律及地裂缝发育分析结果得出,在浅埋深厚煤层高强度开采条件下,由于工作面开采强度大、推进速度快、关键层结构单一且赋存层位低,引起顶板活动剧烈、易滑落失稳,从而造成地表下沉盆地四周收敛快、中部破坏严重,地裂缝发育密集。

既有建筑狭窄空间区域改造加固施工技术

既有建筑狭窄区域的改造施工困难且不易把控质量,为解决构件拆除时满堂支撑架搭设不便、保证楼板完整、梁增大截面模板搭设、灌浆料裂纹控制等难题,研究提出预应力支撑、梁上部钢筋下移、吊模、灌浆料掺钢纤维及铺设钢丝网等技术,使改造加固得以安全可靠地实施,不仅缩短了工期,更极大地减少了措施成本,对同类工程具有一定的参考价值。

连拱隧道裂缝运动的监测与分析

连拱隧道在修建以及运营过程中出现裂缝,会导致衬砌出现渗漏水,破坏结构的完整性、影响结构的耐久性,极端不利情况下甚至可能导致结构整体崩溃,危及隧道施工及运营的安全。开展裂缝运动特征的基础研究,进行大量现场监测并总结规律是可行的方法。典型连拱隧道30个裂缝测点的监测结果表明裂缝运动存在时效特征,先增后减的裂缝运动是一般规律,跳跃性突变及匀速单调发展的裂缝运动不是裂缝正常的运动范畴,必然是施工扰动或其他相关因素导致裂缝运动出现异常所致。裂缝的运动既有张开又有鼓出,通过多点张开及鼓出的联合测量,能够更好地了解裂缝运动的多点时空特征,可用于判定裂缝测点布置的代表性问题。双连拱隧道的施工工序远较分离式隧道复杂,通过裂缝运动的监测,可以了解隧道结构整体受力的健康情况,进而指导隧道的施工及防灾。

放顶煤开采顶煤的裂移度及顶煤可放性

通过综合运用顶煤实测位移观测、力学模型和理论分析方法 ,研究了顶煤内部裂隙的发展进程 ,提出了评价顶煤可放性的指标——裂移度及其在不同条件下的变化规律 ,并从强度等方面对顶煤可放性进行了分析 ,提出了改进顶煤可放性的原理和方法 .

蓖麻蒴果脱壳的力学分析

对蓖麻蒴果果壳的物理机械特性进行测定和分析,并将其简化成各向同性、均匀厚度的薄球壳,利用薄壳理论进行内力和位移分析,结果表明两对法向集中力作用比较有利壳的均匀破裂。

岩石边坡渗流破坏的数值流形方法模拟

通过对岩石边坡中的裂隙水对岩石边坡裂隙作用的力学原理进行分析的基础上,提出了数值流形方法中对裂隙水渗流作用的计算方法,并在原有考虑裂纹扩展的数值流形方法程序中加入了考虑裂隙渗流的子程序。最后利用综合考虑渗流与断裂的数值流形方法程序对含初始裂隙的岩石边坡在渗流作用下的破坏过程进行了模拟。模拟结果再现了原始裂隙在渗流作用下的扩展路径及所形成的切割块体在自重作用下的运动过程,与边坡的实际破坏模式基本一致。

采空区覆岩移动规律的相似模拟实验研究

利用相似材料模拟实验法研究采空区覆岩的移动规律。实验结果表明:工作面推进到72m时,地表发生移动变形,地表最大下沉量最终达到3.2cm;岩体裂隙自下而上随着工作面的推进而逐步发展,对应地形成了不同的裂隙网络分布。

核桃剥壳的力学分析

首先对核桃壳的物理机械特性进行测定和分析，并将其简化成各向同性的均匀厚度的薄球壳，利用薄壳理论进行内力和位移分析，结果表明两对法向集中力作用较有利于壳的完全均匀破裂。

采场上覆岩层采动裂隙演化规律相似模拟研究

为得到薄基岩厚风积沙地区采场裂隙带发育高度及演化特征,基于采场覆岩'三带'的划分,对薄基岩地区厚风积沙煤层采动过程中裂隙发育特征进行相似材料模拟试验研究,得到开采过程中上覆岩层垮落破坏特征及运移规律,岩层内部压力分布规律,分析采动裂隙带发育高度及存在形态与工作面推进速度的关系。结果表明:补连塔煤矿12406工作面周期来压步距为22.5~30.0 m;上覆岩层的破断角在采空区侧为64°,在煤壁侧为61°;裂隙带高度为157.1 m,为工作面采高的26.18倍;工作面上覆岩层下沉趋势呈非线性曲线,移动形态具有非对称性。

华南加里东期相关地块及其汇聚过程探讨

从华南加里东期相关地块的特征及其来源分析出发,探讨了华南加里东运动。加里东期,华南的湘桂、赣南、云开、浙闽、保山、腾冲等地块及扬子陆块均与罗迪尼亚超级大陆的裂解有关,这些裂解地块在早古生代形成冈瓦纳大陆的背景下发生聚合和碰撞拼贴,产生多期不同性质的加里东构造运动,而且此次地块碰撞拼贴具有软碰撞性质,主要表现为在地块碰撞的前锋带形成大陆边缘隆起和发育碰撞花岗岩,并在碰撞地块的前后缘有残留海盆存在。

条带煤柱膏体充填开采覆岩结构模型及运动规律

以岱庄煤矿2351膏体充填工作面为例,研究了条带煤柱膏体充填开采覆岩时空结构模型及运动规律。结果表明:随着工作面的推进,覆岩由"C"型空间结构逐渐转化成不等高支撑的铰接岩梁;工作面的直接顶板即为基本顶,初次来压步距33.6 m,前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.7、9.0 m;覆岩重力主要作用在工作面前方煤壁和充填膏体上,顶板超前应力和影响范围较小,主要影响范围小于15 m;2351工作面在现行工艺技术条件下,最大合理控顶距为8.8 m,充填支架合理工作阻力为27 MPa、合理初撑力为21 MPa。

废旧橡胶裂解物料运动和传热的模拟研究

分析裂解回转炉结构并建立废旧橡胶裂解物料颗粒(橡胶物料)运动的数学物理模型,得到回转炉体螺旋角、长度和转速对橡胶物料停留时间的影响公式及橡胶物料在回转炉中充分停留情况下处于滚落运动模式时炉体的理论转速范围;通过颗粒力学仿真软件(EDEM软件)对橡胶物料在回转炉中的运动进行模拟,得到橡胶物料混合程度最佳的炉体转速;对比加入循环介质二氧化锆小球前后的橡胶物料运动状态,分析二氧化锆小球对橡胶物料运动和传热的影响;通过橡胶物料在300℃时的传热情况推断出废旧轮胎裂解过程中回转炉内顺丁橡胶的传热效果较好,其次是溴化丁基橡胶,天然橡胶和丁苯橡胶较差。

咸阳地裂缝成因分析

咸阳地裂缝出现于1992年,以近东西向为主,局部发育为近南北向,水平拉张位移最明显,垂直位移次之,水平扭动位移最小,为拉张兼具左旋地裂缝。咸阳地裂缝的出现位置与区域构造线吻合,说明与区域地质构造环境密切相关,构造带的存在与活动为地裂缝的发育提供了空间条件和力学薄弱界面,而承压水头的急剧下降,最终使地裂缝的出现成为可能。

厚硬覆岩地表移动斑裂产生判据研究

为研究采动地表出现斑裂时工作面开采宽度及斑裂线与工作面的动态关系,以华丰煤矿1409工作面地质条件为背景,建立了厚硬覆岩的力学模型,得出了地表移动斑裂产生的判据。根据判据条件探讨了开采宽度与地表水平方向最大拉应力的关系,随着开采宽度的增大,地表最大拉应力也逐渐增大,当拉应力达到岩石抗拉强度时,岩体沿与拉应力垂直方向产生斑裂,从而得出地表移动产生斑裂时工作面的宽度及斑裂线距工作面的水平距离。经计算,当1409工作面临界开采宽度为127 m时,水平方向最大拉应力即达到了岩石抗拉强度,而工作面实际开采宽度为150 m,实测在距工作面下平巷398 m处产生斑裂,而预测值为410 m,预测值与实测值基本相符。

丘陵山地采煤地地表移动变形与裂缝特征相关性研究

在预测模型修正的基础上,运用地表变形预计系统对丘陵山区采煤地地表变形预测,通过对比分析预计裂缝结果和裂缝调查结果,分析裂缝与地表变形参数之间的相关性。研究结果发现,经过修正后的丘陵山地预测模型,预测结果与调查结果吻合;裂缝宽度与预计的水平变形值的相关性显著,而裂缝长度与预计水平变形值的的相关性不显著。

厚湿陷黄土层下综放开采动态地表移动特征

通过建立地表移动观测站,对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站资料,分析研究了厚湿陷黄土层下开采动态地表移动特征及相关参数;对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表裂缝特征进行了研究,提出了超前裂缝角及超前裂缝距的概念,分析了地表出现超前裂缝、反向台阶裂缝的原因,并给出了地表裂缝角的大小;得出了起动距、超前影响角、地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角等动态地表移动参数。研究表明:厚湿陷性黄土层下综放开采具有地表移动剧烈、地表下沉速度大,地表非连续变形破坏严重、起动距偏小、裂缝角偏大等特点。

川东北地区飞仙关组圈闭含油气性的主控因素

岩心和薄片镜下观测及利用有机地球化学和统计学分析等方法研究表明,飞仙关组古油藏的含油性和现今气藏的含气性均存在很大的差异。沉积微相对古油藏的含油性起主要控制作用,金珠坪等圈闭孔隙度小于或接近于古油藏储层的物性下限(3.5%),这是造成这些圈闭不含油或含油性很差的主要原因。含沥青的鲕滩气藏的现今圈闭充满度受古油藏的含油丰度和热化学硫酸盐还原作用(TSR)反应程度的共同控制,并且TSR产物对储层的溶蚀-扩容效应及H2S等气体的消耗作用是造成飞仙关组大多数气藏圈闭充满度较低的主要原因。晚期构造运动导致了气藏内部流体的再次调整和气、水的重新分布,这是造成飞仙关组有些原油裂解型气藏储层内部原来含油性好的部位而现今的含气性不好的主要原因。

岩石边坡裂隙渗流的流形元模拟

为了能够更好地考虑裂隙渗流在岩石边坡破坏中的作用,在考虑裂纹扩展的数值流形方法程序基础上,从最小势能原理出发,阐述了渗流与变形的耦合作用机理并推导了相应的耦合方程,在程序中实现了对渗流与断裂的模拟。最后利用该程序对含初始裂隙的岩石边坡在渗流作用下的破坏过程进行了模拟。模拟结果很好地再现了边坡在渗流作用下的实际破坏过程。同时通过对裂纹扩展过程中应力强度因子的计算发现,第一应力强度因子始终大于第二应力强度因子,且随着计算时间增加,二者的差值逐渐增大,裂纹扩展以Ⅰ型为主。