考虑超载和纵坡效应的隧道开挖面破坏分析

针对地表超载和纵向坡度影响下的隧道开挖面稳定性问题,提出源于构造破坏机制的初始三角形网格更新策略,应用刚体平动运动单元上限分析(UB-RTME)方法开展非线性规划运算,获得地表临界超载系数σs/c图表与滑移线网破坏模式。结果表明:①以网格更新得到的UB-RTME滑移线网与OptumG2自适应加密网格,均可反映隧道开挖面破坏影响范围及承载关键区域,且UB-RTME以有效间断线及单元速度确定破坏范围,可揭示相对破坏范围S/D2定量数据及滑移线网破坏形态与影响因素的关联规律。②临界超载系数σs/c随纵向坡度角θ增大而显著降低,随埋深比C/D增大而增大,随重度系数γD/c增大而不断减小,随内摩擦角ϕ增大而非线性增大。③对于C/D和ϕ数值较大的情况,网格密度将显著影响UB-RTME运算得到的σs/c数值解精度;网格密度增加后,σs/c计算结果精度显著提高,且体现破坏特征的网状滑移线变得更加光滑。

浅埋工作面回采对边坡稳定性的影响研究

针对下伏工作面回采造成边坡失稳问题,通过数值模拟研究了不同工作面回采位置下坡体滑动和塌陷特征,分析了采空区和坡体塑性区分布规律。结果表明:工作面位置显著影响边坡滑动和塌陷特征;工作面回采后,顶板岩层成为边坡土体的主要承载结构,若工作面位于边坡滑动侧,会进一步提高边坡土体滑动空间;当工作面位于坡脚下部时,回采后边坡稳定性最高,当工作面位于坡体下部时,回采后边坡稳定性最差;采空区上部岩层以拉伸、剪切混合破坏为主,边坡土体以剪切破坏为主。

热键合、凹端面及晶体棒直径对Er∶YSGG中红外激光性能的影响

对热键合、凹端面及不同直径Er∶YSGG晶体棒的中红外激光性能进行了系统对比研究。晶体经高温退火、定向切割、端面精密抛光后,测量得到其平面度和表面粗糙度分别小于0.1λ@633 nm和0.5 nm。通过精密加工实现了YSGG与Er∶YSGG室温光胶,然后进行了高温热键合,透过谱表明键合界面基本无损耗,达到了一体化。热焦距结果表明,热键合、凹端面能够有效改善和补偿高功率泵浦条件下晶体的热透镜效应,有利于提高晶体的激光性能。对比未键合、热键合及凹面热键合Er∶YSGG晶体在968 nm LD侧面泵浦条件下的激光性能发现,低频150 Hz以下,键合与凹面并未表现出优势,三种棒的最大输出功率和斜效率分别均在24 W和28%附近;但随重频增加,热效应逐渐加重,键合晶体良好散热能力和凹面热补偿效应使激光性能得到提高。在重频300 Hz下,未键合、热键合及凹面热键合三种棒的最大输出功率分别为15.54,17.85和18.33 W、斜效率分别为16.6%,18.3%和18.4%;重频600 Hz条件下,三种棒的最大输出功率分别为9.4,13.32和13.18 W、斜效率分别为6.7%,8.6%和9%。此外,对比研究了不同直径Er∶YSGG晶体的激光性能,在低于100 Hz的低频下,三种晶体的激光性能接近。但相比于3和4 mm键合凹面棒,直径2 mm棒有大的比表面积,拥有更好的热管理能力,使其在高重频条件下具有更好的激光性能。如在150 Hz条件下,2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒获得了功率23.82 W、斜效率27.7%的中红外激光输出,大大高于直径3和4 mm棒的18 W和23%。在600 Hz,直径2 mm键合凹面棒中实现了功率13.18 W,斜效率9%的激光输出,相比于直径3和4 mm键合凹面棒的9 W,7%具有较大的改善。测量得到2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒在150 Hz,200μs条件下的光束质量因子M_(x)^(2)/M_(y)^(2)=6.28/6.30,表明该激光具有良好的光束质量。综上,选择合适晶体棒直径,并将键合与凹面相结合是实现高性能2.79μm激光的有效方法。

高堆石坝面板随机动力分析和抗震效果研究

强震作用下,高面板堆石坝面板中上部会产生较大顺坡向拉应力,可能导致面板开裂。已有研究表明,针对顺坡向拉应力较大的区域设置永久水平缝可有效降低该应力,而以往对于其抗震措施效果的研究多采用单一地震动进行确定性分析,缺乏考虑地震动过程不确定性对抗震措施效果的影响。本文以300 m高坝为例,基于随机动力方法,确定了面板顺坡向高拉应力区,并对水平缝设置长度进行讨论。联合广义概率密度演化方法,分别选择特定方向和典型单元对水平缝影响区域和顺坡向拉应力的降低作用进行研究,结果相互验证。从概率角度表明了水平缝抗震效果,并为其他抗震措施效果的研究提供新的思路。

不规则块段综放工作面高效回采技术研究

综放开采是厚及特厚煤层开采的一种高效方法。在一些特殊情况下,综放工作面并不能规则布置。因此,如何实现不规则块段综放工作面的高效回采是一个重要的课题。以铺龙湾煤矿8102综放工作面为例,重点分析了综放工作面的调斜、扩采和缩采施工方法,可以为不规则块段综放工作面的高效回采提供一定的技术参考。

综采工作面过断层回采工艺及支护技术

针对永定庄煤矿8103工作面强行破岩过F6断层时,破岩量大、设备故障率高、回采效率低等技术难题,提出采用俯斜回采工艺,并对俯斜段顶板实施“迈步式梯形锚索梁+柔性纤维网”联合支护技术。通过实际应用效果来看,采取俯斜回采工艺后,减少破岩量达2415 m^(3),提高了断层区煤柱回采量;采取联合支护技术后,控制了俯斜段顶板破碎下沉现象,取得了显著应用成效。

环境因素对水库大坝沥青混凝土面板温度的影响分析

温度对水库大坝沥青混凝土面板的运行有重要的影响。文中采用数值计算的方法研究了水库大坝沥青混凝土面板的温度场,同时考虑了气温、太阳辐射的作用。计算结果表明,在夏季高温和太阳辐射的同时作用下,沥青混凝土面板表面的最高温度能达到60℃~70℃。气温、太阳辐射、风速等环境因素对沥青混凝土面板的温度都有较大影响,其中太阳辐射的影响最大,风速的影响最小。依据计算结果提出了一个简易的水库大坝沥青混凝土面板表面最高温度的估算模型,模型计算结果与数值计算的结果基本吻合。文章的研究结果可以为水库大坝沥青混凝土面板的设计和运行管理提供依据。

考虑坡度角的砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性研究

随着盾构隧道在城市中的应用越来越广泛,盾构隧道穿越的地层及障碍物的类型也愈发多样。为满足盾构隧道运营及穿越复杂地层或绕避重要构筑物的要求,盾构隧道线型设计中多采用一定的线型坡度角。现阶段关于坡度角对于盾构隧道开挖面稳定性影响的研究尚不全面,为研究不同坡度角对砂卵石盾构隧道开挖面稳定性的影响,以某砂卵石地层土压盾构项目为依托,基于极限平衡理论模型,采用离散元数值模拟对考虑隧道线路坡度角情况下的砂卵石地层盾构隧道开挖面失稳机理进行了分析。结合线路坡度角对极限分析上限解模型进行改进,并选用现有考虑线路坡度角的极限平衡法、极限分析法理论解与数值模拟结果进行验证。研究结果表明:开挖面极限支护压力受土体摩擦力、隧道直径与土体黏聚力影响,随着隧道直径由3 m增加到15 m,掌子面支护压力逐渐增加,而随着黏聚力逐渐增大,支护压力逐渐减小至0;同样条件下掌子面俯仰角10°时的支护压力大于俯仰角水平、-5°及-10°工况;当考虑坡度角计算开挖面极限支护压力时,仰角工况相对于水平工况及俯角工况更不利于开挖面的稳定。因此,在设计阶段,设计人员需要特别关注盾构穿越地层的地质情况综合确定线型,保障后续施工安全,当盾构遇到砂卵石地层上坡时,施工人员需要严格控制土舱压力及单环出土量。

水电站坝面光伏组件荷载对坝坡安全性影响分析

对水电站面板堆石坝下游坝坡增设光伏设备进行受力分析。首先采用满足力与力矩平衡的刚体极限平衡垂直条分法即边坡稳定分析的Spencer法对土条受力情况展开分析,建立安全系数控制方程;然后以坝底和坝高分别作为横纵坐标轴选取尽可能少的未知变量,将问题转化为在满足约束条件下确定未知变量的优化模型来确定滑裂面,按照设计标准和安全指标对坝坡安全性进行分析表明,其下游坝坡抗滑稳定性能够满足要求。

考虑反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆分析

当前针对高陡公路岩质边坡的岩柱倾覆分析中,通常假设以单一的弱面角从坡顶向坡底处开隙。但当岩体内部存在反倾破坏面时,单一的弱面角得到的结果无法反应真实的倾覆过程。为了准确分析高陡公路边坡倾覆趋势,本文提出反倾破坏中真实弱面角的搜索方法,基于极限平衡法对岩柱倾倒过程中的公路边坡进行稳定性分析,并使用离散元数值模拟对案例边坡进行验证。研究结果表明:1)弱面角和边坡高度的增加导致倾覆产生的位移显著,在35°弱面角和坡顶处均记录到最大位移;2)反倾斜破坏面角度的变化导致岩柱的中部区域和下部区域的破坏模式的不一致,当发生倾倒破坏的岩柱接近反倾弱平面时,其破坏方式由倾覆变为滑动。改进后的分析方法结合并优化了传统分析技术,可为含反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆机理及稳定性评估提供更为精确的分析方法。

大倾角大坡度仰采综采工作面瓦斯治理技术应用

山西泓翔煤业有限公司1139综采工作面为大倾角、大坡度仰采工作面,采用上行通风方式,采空区瓦斯涌出量较大,回风流及上隅角瓦斯浓度较高,瓦斯治理难度大。根据工作面煤层赋存条件和瓦斯涌出特点,采用以抽采为主的瓦斯治理技术,工作面回风流和上隅角瓦斯浓度分别控制在0.3%、0.4%以下,保证了矿井生产安全。

高陡临空面附近地下采空区覆岩破坏响应研究

近年来,山区煤矿地下开采诱发地质灾害的问题日益突出。本文以贵州省兴仁市彭家洞高陡采动斜坡为原型,利用离散元数值模拟,研究煤矿开采对斜坡的影响,并分析该类斜坡的覆岩变形破坏特征及损伤规律。研究结果表明:高陡临空斜坡煤层地下开采引起覆岩下部产生的变形以垂直变形为主,且变形近似呈对称状分布,但在覆岩上部的斜坡陡崖部位,由于覆岩不完整,变形传递到该部位时会逐渐产生向临空面方向的水平位移;采空区覆岩损伤产生的裂纹主要为拉张裂缝,且裂纹在覆岩中近似呈“倒梯形”分布,在上山和下山方向的影响边界角分别为56°和68°;该类斜坡地下采空引起的覆岩损伤变形由下至上可分为三个带:冒落带、裂隙带和弯曲带。

切眼扩刷无锚支护一体化施工工艺应用

为工作面快速具备采煤条件,解决工作面切眼扩刷与支架安装时间周期长、工艺复杂的问题,提出无锚支护一体化施工工艺,经过工艺改进,利用单体柱代替锚网索加固扩帮段巷道顶板,后巷紧跟液压支架安装的平行作业方式,经实践表明:切眼扩刷无锚支护一体化施工较扩帮锚网索支护工艺节约18天工期,节约生产成本14.2万元。

某面板堆石坝施工及运行期渗流特性仿真研究

结合ABAQUS大型有限元渗流分析软件,以我国西南方某混凝土面板堆石坝实际工程为例,建立三维有限元渗流场,对比分析面板、垫层、防渗帷幕等防渗措施在不同工况下的渗流量、渗透坡降、水头分布以及孔隙压力情况。结果表明,本工程设计的渗流控制措施防渗效果明显,逸出点有较明显的降低,且渗透坡降、渗流量均满足抗渗稳定要求。但在无面板防渗措施下,垫层渗透系数较大,不满足渗流稳定要求,对坝体安全稳定造成较大威胁,并提出修改或优化建议。研究成果可为类似工程提供参考与借鉴。

多年冻土区铁路路基阴阳坡面热状况差异分析

对于多年冻土地区的工程建设而言,人类活动所诱发的局部多年冻土环境的改变远甚于气候变暖的效应。整体而言,路基阳面的沉降变形普遍大于路基阴面,预示着阳面多年冻土的融化更为剧烈。基于青藏铁路北麓河试验场的现场监测资料,分析了路基阴阳坡面热状况的差异。结果表明,路基阳坡面年平均温度比路基阴坡面可以高出3℃以上,冬季路基阳坡面温度较高对阳坡面整体高温贡献较大。路基阴阳坡面、路基顶面的温度年较差均比天然地表高,预示着路基填土表面地气热交换周转量比天然地表大。路基阴阳坡面热状况的差异会导致路基下伏土层温度场的不对称性,由此可能引起路基横向的不均匀变形。

黄土高原坡面降雨产流过程的试验分析

利用人工模拟降雨试验,研究了黄土高原坡面降雨起流历时和入渗率与降雨强度的关系,以及入渗率随时间的变化规律。通过分析得到了不同坡度条件下,黄绵土裸地降雨产流过程的回归方程,并利用该方程推算了陕北纸坊沟小流域坡面1989年7月16日暴雨的产流过程及产流量。计算产流量与三个标准径流小区的观测值的相对误差分别为4%、6%、10%,与全流域实测总产流量相差4%,说明该试验结果可靠。

岷江上游干旱河谷灌丛群落种-面积曲线的拟合及最小面积确定

研究采用3种饱和曲线方程拟合出的群落种-面积曲线,对岷江上游干旱河谷灌丛群落的最小面积进行研究,取比例因子ρ分别为0.6、0.7、0.8、0.9,求得灌丛群落的最小面积或临界取样面积。研究结果表明:当ρ取0.6、0.7、0.8时,阴、阳坡各海拔梯度样地群落最小面积均小于或略大于100m2,样方可设置为10m×10m,即样地面积为100m2,可以满足精度60%～80%的研究要求。当ρ取0.9时,阴、阳坡各海拔梯度样地群落最小面积均小于200m2,样方可设置为10m×20m,即样地面积为200m2,可以满足精度90%的研究要求;群落最小面积呈现出随海拔梯度的升高而逐渐增大的趋势,且最小面积所含物种数也随之增加;在相对应的海拔高度上,海拔2000m以下群落最小面积及所含物种数阴坡明显大于阳坡,而在2200m左右的高海拔则是阴坡与阳坡相接近;对于岷江上游干旱河谷灌丛群落类型而言,由方程(1)、(2)拟合所得的种-面积曲线较好于由方程(3)拟合所得的种-面积曲线。

隧道洞口边仰坡的平衡稳定分析

将多种土质的圆弧破坏面转动平衡分析方法运用于洞口边仰坡的稳定分析中 ,能够根据现场的实际地层状况准确地判断最危险滑动面 。

坡向对祁连山大野口流域草地植物叶片N、P化学计量学的影响

研究祁连山大野口流域不同坡向植物群落(优势种)叶片的化学计量特征及其与土壤因子的关系.结果表明:北坡的w(N)、w(P)显著高于南坡和西北坡,而w(N):w(P)显著低于南坡;不同坡向植物营养限制类型发生变化,南坡植物生长受P限制,北坡植物生长受N限制;叶片w(N)与w(P)、w(N):w(P)呈显著正相关关系;叶片w(P)与土壤温度呈显著负相关关系,土壤水分、温度、pH、w(有机碳)、w(N)共同影响w(N):w(P),其中土壤温度是主导因素.

典型喀斯特坡面产流过程试验研究

通过人工降雨模拟典型喀斯特裸坡面径流过程试验研究,结果表明:在相同坡度和基岩裸露率的喀斯特地表、地下双层空间开放水文系统条件下,不同降雨强度和地下孔裂隙度的地表、地下径流分配呈负相关并具有临界点和交叉平衡点;二者随降雨过程的变化具有同步性;与降雨强度、地下孔裂隙度和降雨历时呈多元线性相关,相关程度分别是降雨强度>地下孔裂隙度>降雨历时,其中地表径流与降雨强度及降雨历时呈正相关,与地下孔裂隙度呈负相关,地下径流与降雨强度及地下孔裂隙度呈正相关,与降雨历时呈负相关。