一种熔融沉积工艺的主应力场分区的路径规划方法

为增强聚合物材料的3D打印工件的强度,降低由熔融丝材制造(Fused Filament Fabrication,FFF)工艺带来的各向异性,本文提出一种基于主应力场方向分区的层间交错复合路径规划方法(Interlayer Interleaved Composite Path,IICP)。该方法不仅可以保证特定工况条件下的层内增强,而且层间通过交错填充增加了相邻层的粘合力,增强了打印件的强度,与其他传统填充模式(如Zigzag等)相比,强度增加了17%。该方法既适用于任何复杂工况条件的分析,又能集成到目前市面主流的CAE软件中。

基于结构主应力场的建筑表皮设计方法研究

借助结构主应力场中主应力引导线的提取,提出一种新的建筑设计方法:针对建筑结构性表皮的特征,基于结构表皮内部的主应力线分布规律,设定关键参数控制,采用特定的算法技术,平衡结构性表皮中结构构件或窗洞分布方式和结构抵抗机制的关系,从而建立性能化的结构性表皮视觉秩序。通过两个案例的设计分析比较,以及实际工程结构性表皮立面改造设计,验证了该方法的可行性与可操作性。

综放开采顶煤采动应力场演化路径

为得到综放开采工作面顶煤采动应力场演化路径,以王家岭煤矿12309工作面为背景,在地应力场实测基础上,运用数值计算的方法展开了相关研究。研究结果表明:王家岭矿区地应力场特征为最大水平应力>垂直应力>最小水平应力,其中最大水平应力方向为南北向,最小水平应力方向为东西向,南北向侧压系数为1.52,东西向侧压系数为0.45;顶煤主应力值都存在应力集中现象,应力集中系数分别为1.90、2.13、1.87;根据主应力场演化特征,将顶煤分为原岩应力区、应力升高区、应力峰后降低区、液压支架控顶区4个区域,并在各个区域分别选取了特征点,得出了12309工作面顶煤主应力演化路径。

复杂应力场中非圆形隧道应力解析解研究

针对由深埋非圆形断面隧道主轴与初始主应力场成一定角度引起的围岩应力分布问题,利用复变函数理论推导了一种考虑主应力场水平倾角的非圆形断面隧道解析解。结合引汉济渭工程,将解析解在Matlab中编程求解,研究了初始主应力场剪切分量及其水平倾角对马蹄形隧道围岩应力分布规律的影响。结果表明:对于相同断面隧道与主应力场,考虑主应力场剪切分量与不考虑相比,隧道环向应力相差较大,左右拱脚处二者最大比值分别为1.39和0.61。主应力场剪切分量会使隧道拱脚及拱肩处产生环向拉压应力,且最大值为相应剪切应力分量的6倍。随着主应力场水平倾角增大,隧道左拱脚及右拱肩处环向应力集中在升高,而右拱脚及左拱肩处环向应力集中却在逐渐降低。研究成果可为类似隧道工程灾变预防提供借鉴。

基于应力场拓扑结构表征巷道围岩稳定性的研究

巷道围岩稳定性分析是围岩控制理论的重要内容,基于应力场拓扑结构的定义,提出了用主应力场轨迹线分析围岩稳定性的方法,得出基于应力场中的主应力轨迹线和退化点的形态变化可以反映应力场的变化规律。通过理论分析、数值模拟以及实际工程相结合的方式,分析了支护前后巷道主应力轨迹线的不同,并用应力场拓扑结构表征了巷道围岩的稳定性,为分析巷道围岩提供了理论指导。

华亭煤矿强矿压力学机制与防治对策

为从机理上认识和防治华亭煤矿强矿压,应用震源机制解答方法反演强矿压岩体破裂机制,结合现场地应力测量、微震监测、现场调查、采矿活动分析和理论分析等技术途径,验证震源机制解答方法的可靠性,分析强矿压成因,制定强矿压防治策略。研究得出如下认识:震源机制解答方法反演煤矿采动岩体破裂机制的应用效果较好;华亭煤矿强矿压频发的主要原因是水平应力强度高、最大主应力方向与巷道走向大角度相交、厚层砂岩大面积悬顶、底煤厚度大且冲击倾向性强;防治此类强矿压发生的主要途径是工作面设计应避开最大主应力方向与巷道走向大角度相交、先开采底板抗冲击性能较好的下分层、顶板预裂卸掉垂向采动应力和巷道钻孔、切槽断底。

和硕5.0级地震前乌鲁木齐基准地震台钻孔应变异常分析

运用潮汐因子、加卸载响应比及相对应力场等分析方法,对1995年3月19日发生的新疆和硕MS5.0地震前乌鲁木齐基准地震台钻孔应变观测数据进行了分析处理。结果表明,在地震前30天应变日均值出现了典型的指数曲线异常;在地震前1个月相对应力发生快速变化,主应力方向也发生了快速偏转;全日波潮汐因子地震前1个月到地震前半个月期间,出现了大幅度的单峰或双峰异常变化;加卸载响应比值在地震前2个多月就开始出现成束的异常。可以认为和硕地震前乌鲁木齐基准地震台钻孔应变记录到了明显前兆短临异常。

偏心电位法测定煤层气井裂缝参数的尝试和探讨

为了解决复杂地貌条件下,压裂裂缝方位等参数测试的生产难题,提出了通过偏心电位获取煤层气井压裂裂缝方位等参数的测量方法。在远离压裂井的某一平坦区域布置测网,通过实时测量压裂过程中由注入的高矿化度压裂液和岩石破裂所产生的低电位异常而引起的地面电位梯度变化来达到解释煤层气井压裂裂缝方位等参数的目的。应用该方法在贵州织金煤层气区块和四川盆地川东彭水页岩气区块现场测试28井次,成功率达100%;测得的压裂裂缝方位(北北西—南南东)与现代区域主应力场方向吻合。为评价压裂效果、求取压裂施工参数和制定上述区块整体开发方案提供了重要依据。

内蒙古狼山地区南北向断裂构造应力场特征及其与区域构造演化关系

内蒙古狼山地区断裂构造十分复杂,主要发育有南北、东西、北东和北西走向的断裂构造.从南北向断裂的几何形态、运动性质、构造应力场特征入手进行研究,结合野外实地调查与测量,运用极射赤平投影方法,求出构造应力场的主应力轴方位,进而对本区的构造演化进行了探讨.初步认为,研究区发育的近南北向断裂至少受到过两期构造应力场的作用,第一期是在晚二叠世,由于华北克拉通向北、西伯利亚板块向南活动而形成碰撞拼贴运动所产生的近南北向近水平挤压构造应力场,此时构造应力场的主应力轴σ1为北偏东10°左右,向北倾伏,倾伏角为15°~20°.在这一期构造应力场的作用下,狼山地区发育了一套破裂系统,它们分别表现为近东西走向的挤压构造带和逆断层、近北东走向的以左行为主的走滑断层、近北西走向的以右行为主的走滑断层以及近南北走向的张性断层.这些早期的断裂系统也制约着该区域后来的构造活动,第二期构造应力场是侏罗纪以来古太平洋板块向亚洲大陆俯冲而产生的.此构造应力场的主应力轴σ1为北西-南东向,倾伏向为150°左右,倾伏角为10°~20°.第二期构造应力场的作用,使早期南北向断裂由原来的张性破裂面转为左行走滑,早期东西向断裂转为右行走滑,早期北东向左行滑动面转为压性面和褶皱轴方向,而早期的北西向破裂面则转为张性破裂性质.