基于多功能CPTU测试的基坑开挖扰动深度确定方法

基坑开挖卸荷扰动区深度的确定是基坑设计的重要指标。现有的关于扰动区深度的确定大都采用室内试验方法,无法反映土体的原位应力状态。基于多功能孔压静力触探(CPTU)原位测试,对南京、无锡、常州3个基坑工程进行开挖前、后的原位测试,分析了开挖卸荷对锥尖阻力q_(t)、侧壁摩阻力f_(s)、摩阻比R_(f)、电阻率ρ的影响;进一步结合室内卸荷回弹试验,提出了基于原位测试的基坑开挖扰动深度确定方法。结果表明,对于粉土和粉砂地基,开挖卸荷会使锥尖阻力和侧壁摩阻力降低,且随着土体埋深增加,其影响程度逐渐减小;对摩阻比和电阻率影响则较小;基坑开挖扰动区深度为CPTU锥尖阻力qt衰减20%时对应的深度距坑底开挖面的距离。

全光纤微震监测技术在底板突水监测中的应用研究

目前国内的光纤微震监测系统多是基于光学光栅传感技术,而光纤光栅波长解调限制了系统检测频率与灵敏度,且长时间、连续不间断的微震监测成功案例较少。针对上述问题,提出了一种新型全光纤微震监测系统。以潘二煤矿11023工作面回采过程中底板突水监测为工程背景,使用全光纤微震监测系统与ESG微震监测系统进行对比,得出全光纤微震监测系统具有以下优势:记录的波形频谱特征更清晰,表现出高信噪比优势;对扰动深度的监测范围更大,远距离监测效果更好;震源定位结果分布更加合理,更符合工作面实际开采情况。在监测工作面回采全周期内,分析了11023工作面断层异常区底板破坏与微震活动性关系:在断层和煤层变薄异常区附近,微震事件的数量增多、强度增大;工作面初采期间应力集中释放,受采动影响,底板破坏较深;相对大能量事件主要分布在断层异常区的底板,底板破坏深度约为27 m,微震事件在3煤底板60 m以下没有成线或成面聚集的情况,说明裂隙并未扩展,未形成导水通道,工作面安全回采。

高速公路动荷载对塌陷区的扰动分析

随着煤矿塌陷区的不断增多和高速公路的高速建设,高速公路不可避免的穿越塌陷区。通过分析高速公路与塌陷区的空间形态,提出将塌陷区上新增的路基材料作为静荷载,将行驶的车辆视为沿正弦曲线运动的动荷载作用在塌陷区上。根据荷载大小分析荷载对采空区上方岩体的扰动深度,通过实例分别计算得出考虑车辆附加动荷载和只考虑车辆自重的高速公路对岩体的扰动深度,两者有一定的差异。在实际工程应用中,应考虑车辆的附加动荷载,以及高速公路对采空区的扰动深度是否影响到上覆岩层冒落裂缝带等因素,对保证高速公路的后期稳定性具有重要意义。

瓦斯抽采地质异常区微震响应规律研究

瓦斯抽采活动会使得煤岩体应力分布发生变化,导致煤岩体内裂隙扩展发育直至破坏,出现微小量级的高频率微破裂信号。利用微震监测技术可有效识别这种微破裂信号,对抽采过程进行实时动态监测,可探查地质异常区、隐伏构造等。九龙矿15240工作面在瓦斯抽采活动影响下,在距离采线较远的某一空间区域内,单日微震事件数量成倍增长(2~12倍)且时间序列连续,该区域则识别为瓦斯抽采地质异常区。通过分析微震数据时空序列演化、垂向发育、能量等信息并总结其响应特征,结果表明:随着瓦斯抽采时间序列的延续,地质异常区微震事件活动性由强到弱,空间分布呈现“集中式-分散式”演化趋势。顶板0~5 m占比明显高于正常回采阶段,底板5~15 m占比较大。微震事件能量呈不规则U型分布,整体能量相比回采数据增长38倍,应注意加强水文地质观测。

水力压裂前后工作面微震事件发育规律研究

随着煤矿开采深度加大、瓦斯含量大等情况的出现,巷道布置及围岩地质条件日趋复杂,易发生变形,安全问题较为突出,此时可采用水力压裂等方式切断、弱化悬顶结构,降低采场压力。对巷道水力压裂前后进行对比分析,将工作面内微震事件发育特征进行了深入分析。压裂后顶板事件活动性增强,底板活动性减弱,且平面分布上,压裂后更加分散,分布范围更广。压裂后上覆围岩破裂范围增大,压力传导通畅,近煤层卸压明显。煤层底板下0~5 m近煤层事件占比增大了53.5%,底板最大扰动深度减小16.7%,无本溪灰岩以深事件发育。结合微震数据及现场反馈,压裂后工作面来压周期变短,步距变小,压裂后能量值大于5000 J的事件占比减小,且垂向分布由集中式向分散式转变,采场内应力释放舒缓,动压危害减小,巷道变形有效缓解,为工作面安全回采提供了保障。

基于广度优先搜索的电力系统仿真误差溯源方法

针对大规模电力系统仿真模型验证中误差溯源困难的问题,提出一种基于广度优先搜索的电力系统仿真误差溯源方法。首先,计算综合扰动深度指标和仿真误差能量指标,分别用以评价系统内不同区域的动态特性激发程度和仿真误差的空间分布特性;然后,设定相应阈值,建立联合约束,采用广度优先搜索算法形成电力系统生成树,识别关键区域内的网络拓扑结构;最后,以IEEE-39节点系统为例验证了所提方法能够实现仿真误差关键区域的准确、高效定位,减小了仿真模型验证的工作代价。

温度突降条件下大体积混凝土表层温度计算

分析周期温度边界与任意温度边界条件下大体积混凝土温度计算的现有方法;提出寒潮袭击下混凝土表层温度计算的新方法.在无限平面模型能够成立的临界时间内,给出大体积混凝土表层温度的显示表达;讨论与之相关的寒潮扰动深度、等效厚度、表面保护作用等问题,并以室外试验成果说明该方法可为研究大体积混凝土受寒潮袭击时表面开裂问题和表面保护设计提供支持.

面波测试在汶川强震区土体损伤调查中的应用

汶川地震后,确定地震对岩土体扰动的范围和损伤程度,是预测震后次生山地灾害演化趋势,以及制定道路修复加固工程对策的重要依据。面波勘察是通过获取剪切波速变化情况,推断土体扰动范围的快捷手段。本文在位于汶川地震强震区的213国道都汶段内的2个边坡工点和3个路堤工点,布设6个测段进行了高精度面波浅层地震勘查。结果表明：①9度和10度地震烈度区土体扰动的深度无明显差别;②在汶川地震强震区,人工填筑的路堤工程所造成的强扰动区深度不小于5 m,自然土体造成的强扰动区深度为0-5 m;③路堤工程表面填、挖交界处的损伤明显。上述结论可供灾后道路修复工程设计中确定边坡加固深度和路堤翻挖深度时参考。

不连沟煤矿承压区底板涌水水源判别及通道形成机制研究

针对不连沟煤矿F6204巷道底板滞后性阶段涌水现象,分析了涌水水量、水质随时间的变化特征,探测底板采动破坏深度,揭示了底板涌水通道的形成机制。研究结果表明:底板涌水量随时间延长呈现出由渗水—涌水激增—涌水衰减的渐变过程,涌水水质随时间延长由砂岩水向砂岩—老空混合水变化;涌水通道由F6203工作面、F6204巷道底板扰动形成的垂向通道和砂岩孔隙—裂隙含水层水平通道构成;初期砂岩含水层原始裂隙水对老空水涌出的封堵作用造成底板涌水滞后性、阶段性是由于含水层分布的空间位置所致,首先涌出砂岩裂隙水,其后为老空水及部分砂岩孔隙水,老空水水量、水压变化是造成涌水变化特征的主要原因。

太湖长兜港固体悬浮物再悬浮的室内模拟

定量研究浅水湖泊动力扰动与沉积物再悬浮的关系,目前仍是湖泊研究中的难点之一。实验利用再悬浮发生装置,对太湖长兜港沉积物风浪扰动进行室内模拟,建立扰动强度与有效波高之间的关系,定量分析风浪对太湖水体中悬浮物的影响及固体悬浮物在水体中的垂向分布,初步得出风浪对太湖沉积物扰动深度一般在毫米级的结论。

基于统一强度理论的煤层平动冲击失稳解答

以统一强度理论作为煤层塑性区的屈服判据,考虑中间主应力对煤层强度的提高作用,建立了平动冲击失稳之前煤层的应力统一解、扰动深度解析式以及塑性区宽度统一解,对其进行可比性分析、文献已有解答的对比验证,探讨了中间主应力效应、煤层埋深与厚度、煤层强度参数对平动冲击失稳的影响特性。研究结果表明:本文所得应力统一解和塑性区宽度统一解均是一系列有序解答的集合,并得到文献Mohr-Coulomb准则解答、Hoek-Brown准则解答以及Lippmann理论的验证,具有广泛的理论意义和良好的工程应用前景;当统一强度理论参数 b 从0增加到1时,煤层发生冲击失稳的破坏范围减小了25.3%,冲击倾向性即塑性区扩展率由0.63减小到0.47,这表明中间主应力对煤层平动冲击失稳的影响显著,应合理考虑中间主应力效应,以充分发挥煤层的承载潜力;支护力对煤层的塑性区宽度影响较大,当支护力从0增加到1 MPa时,塑性区宽度平均减小了21.3%,需切实构筑有效支护以减小煤层平动冲击失稳的破坏范围;深埋煤层的稳定性较差、冲击失稳时破坏范围较大,另外厚煤层相比于薄煤层的稳定性较高,但发生冲击失稳的破坏范围更大;黏聚力和内摩擦角作为煤层的重要强度参数,对煤层平动冲击失稳的影响十分显著,开挖设计时应充分考虑煤层强度参数的变化,特别是内摩擦角。

稳定空区地表受建筑物荷载作用活化规律研究

地表活化可能受多种因素制约．本文论述了从岩体工程力学角度寻求已稳定采空区地表，在建筑物荷载作用下的三种活化可能性及活化规律，并以工程实例加以验证。

发电机模型及参数动态仿真准确度的评估

动态仿真元件模型及参数不准确会导致仿真结果出现很大的偏差。基于PSD-BPA仿真软件,提出一种发电机模型及参数动态仿真准确度评估的方法。采用时变负荷等值方法,将PMU量测功率信号直接注入发电机边界节点进行混合动态仿真,使注入量测信号更准确。以边界母线电压和频率作为考核量评估发电机模型及参数的仿真准确度,该方法可以更灵敏地发现模型参数误差;根据实测有功、无功变化情况设置扰动深度,综合了多场景扰动数据进行发电机模型及参数仿真准确度的评估。算例结果表明了所提评估方法的有效性。

采煤沉陷区建筑地基稳定性分析方法对比研究

近年采煤沉陷区土地被广泛用作建设用地,建筑地基的稳定性直接决定沉陷区新建建筑物的可行性,而稳定性分析方法的选取是建筑地基稳定性分析的重要一环。为筛选出适用于采煤沉陷区建筑地基稳定性分析的最优方法,以淮北中湖采煤沉陷区为研究对象,针对沉陷区新建建筑物的地基稳定性分析问题,探讨了影响地基稳定性的主要因素,总结了地基稳定的评价标准,分别使用概率积分法、力学解析法和经验公式法对研究区地基进行了稳定性分析,并综合分析过程中的工作量、准确性、适用条件和模型构建因素对各方法进行了对比分析,指出了采煤沉陷区建筑地基稳定性分析的最适方法。研究表明:经验公式法在实际的地基稳定性分析中工作量小、准确性高、适用性强,模型可调性高,更适用于采煤沉陷区建筑地基稳定性分析的实际工程应用,力学解析法其次,概率积分法再次;概率积分法、力学解析法和经验公式法对研究区的地基稳定性评价结果与工程实际基本一致,研究区地基处于稳定状态;概率积分法实现了研究区未来十年的地表残余变形预计,今后研究区仍处于缓慢移动的状态,最大残余下沉量441 mm,最大残余倾斜1.6 mm/m,最大残余曲率0.02 mm/m^(2),最大残余水平变形1.5 mm/m,最大残余水平移动110 mm。

数据驱动的电力系统动态模型参数误差溯源方法

动态仿真中模型及参数的不准确直接导致仿真轨迹与实测轨迹不一致。电力系统区域大,包含元件众多,如何准确的识别出致差区域是一个难题。文章提出了一种数据驱动的大规模电力系统误差溯源方法,定义了扰动深度指标以及轨迹差异度指标,用以评价元件受扰程度和轨迹差异度,基于指标及其约束条件,给出了主要致差区域的识别方法,用于误差溯源。文章以IEEE 10机39节点仿真系统验证了所提方法的有效性,减少了动态仿真验证的工作代价,为分块解耦提供支持。

突水系数与煤矿水害防治

从煤层底板突水预测预报问题出发,就突水系数评价水害方面,从1964年煤炭部焦作水文地质会战开始,分析了各个阶段突水系数公式,论述了突水系数的演化,到《煤矿防治水规定》对突水系数的重新科学定义。突水系数的意义在于简明扼要,符合实际,解放了受水威胁的大量的煤炭地质储量,应大胆使用,突水系数演化到今天并不影响我国煤矿水害的研究和进展,反而对我国煤矿水害评价起到了正确的指导作用。最后根据突水灾害的具体特点,在突水评价的基础上提出有效防治对策。

采掘影响下巷道底板变形破坏特征研究

煤矿采掘引起底板岩层变形破坏是矿井突水的主要因素之一,为探究特殊地质构造条件下巷道掘进过程中底板变形破坏特征,以裴沟煤矿31151回风巷底抽巷为工程背景,基于钻孔成像窥视监测技术和FLAC^(3D)软件平台下构建地质体Mohr-Coulomb本构数值模型,对比分析岩层结构变化情况确定底板受掘进影响的程度,发现底板变形破坏深度约3.9m,底板次生裂隙是水位变化的主要影响因素,底板垂直应力在掘进6~10m位置时最大,应力值达到0.74~0.96MPa,竖直位移在掘进0~8m时随距离增加逐渐增加,掘进10m后底板垂直应力和竖直位移明显降低。

浙江煤山钻孔二叠-三叠系界线剖面遗迹化石的两幕式变化

通过对浙江长兴煤山二叠-三叠系界线全球层型剖面附近钻孔岩芯的研究,识别出遗迹化石Chondrites,Palaeophycus,Planolites,Rhizocorallium,Skolithos,Thalass-inoides共6属,遗迹化石的丰度、扰动指数及扰动深度等遗迹学指标在二叠-三叠系界线上下呈现两幕式剧烈变化：第一幕发生在25-27b,在此区间,生态习性相对复杂的Chondrites,Skolithos,Rhizocorallium和Thalassinoides遗迹化石从此逐步消失,扰动指数从1-5级降低至1-3级,扰动深度从5-66cm降低至2-5cm;第二幕发生在32层与33层之间,Palaeophycus和Planolites遗迹消失,33层至41层下部未见任何遗迹和扰动现象,41层中上部遗迹再次出现,但仅见简单细小的Planolites,扰动指数再未超过3级,扰动深度小于4mm.第一幕变化较为剧烈,对应于二叠纪末生物灭绝主幕;第二幕相对较弱,对应于造迹生物在早三叠世初的灭绝尾幕;随后出现的遗迹以生态习性和结构简单的表生潜穴占绝对优势,这表明经历了二叠纪末大灭绝沉重打击后,早三叠世初残存期的底栖生态系由表生固着向表生游移转折.也就是说,二叠-三叠纪之交遗迹化石的演变与实体化石的演变有着相似的幕式变化过程与趋势.另外,二叠-三叠纪之交遗迹组构的变化与碳同位素负偏、蓝细菌泛滥之间也存在良好的对应关系.作为物理过程与生物过程相互作用的产物,遗迹化石在研究二叠-三叠纪之交的生物和环境事件及其耦合关系和演变规律方面,提供了独特的材料,具有重要的启示意义.