露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程——以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为例

软岩露天煤矿实现安全高效开采的重点是边坡稳定。为解决露天矿顺倾软岩边坡稳定性治理难题,在分析边坡稳定性主控因素的基础上,提出了露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程。以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为工程背景,兼顾采场与内排土场边坡稳定性,采用极限平衡法和数值模拟相结合的手段,设计了采场边坡的空间形态,提出了采场与内排土场边坡协同治理方案,可最大限度地安全回收边坡压覆煤炭资源。研究结果表明:弱层暴露长度是露天矿顺倾软岩边坡稳定性的主控因素,控制采场与内排土场间的追踪距离是改善边坡稳定性的有效途径;随着追踪距离的增加,边坡破坏模式从以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层-剪出滑动逐渐过渡为以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层滑动,边坡稳定性逐渐下降;内排土场及其与采场构成的复合边坡稳定性随破坏底板弱层回填岩石范围的增大呈指数函数规律提高;贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮浅部边坡留设40 m运输平盘、15 m保安平盘,底帮深部边坡角29°,追踪距离控制在50 m之内时可满足安全要求;内排土场基底弱层完全破坏并回填岩石倾向长度60 m时可满足安全要求。研究成果为软岩露天煤矿边坡稳定性治理提供了新思路。

隆起对砂岩型铀矿成矿的控制及找矿启示

沉积盆地古隆起对油气成藏起到明显控制作用,对砂岩型铀矿成矿的制约也不可忽视。砂岩型铀矿通常就位于盆地边缘构造斜坡带和盆地内部隆起附近。隆起对砂岩型铀矿成矿的控制具体体现在:控制地下水补-径-排体系、控制层间氧化作用、控制沉积相带发育、伴生断裂促进物质输运以及为成矿供给铀等。中国北方沉积盆地中新生代以来经历复杂的构造活动,盆地域内非均衡发展而多形成隆起,因此我国铀矿找矿尤其需要重视隆起对铀成矿的控制。其中,盆地内部找矿应重点关注被大幅抬升的隆起,而盆地边缘构造斜坡带上找矿需重视微隆起以及基底上覆地层的褶皱。将隆起作为关键控矿要素,优选适用的攻深找盲方法,精细刻画盆地基底隆升形成的背斜、褶皱及伴生断裂,可有效提高铀矿找矿效率并拓展铀矿找矿空间。

渭北黄土台塬区水库水下岸坡稳定形态预测模型研究

黄土地区水库塌岸预测仍以卡丘金法等经验图解法为主,此类方法预测结果的准确性取决于对岸坡剖面形态的准确描述。为了提高黄土地区水库塌岸宽度预测的准确性,选取渭北黄土台塬区选择典型水库进行现场调查,对原河道岸坡形态与蓄水后岸坡形态进行对比分析,在此基础上建立了水下岸坡形态预测模型。结果表明,渭北黄土台塬区水库岸坡塌岸稳定后,水上岸坡呈直立状,高度可达30 m以上,水下岸坡呈曲线形,受水深和岸坡高度共同影响,塌落物可能露出水面。在此基础上基于对数螺线方程建立了水下岸坡形态预测模型,并与经典图解法所用直线型岸坡进行对比,误差分析结果表明采用对数螺线方程进行水下岸坡形态预测时堆积体积误差为4.50%~39.70%,均值为12.64%,而直线型岸坡的预测误差为25.75%~124.69%,均值为75.69%。即采用对数螺线方程可以更好的测水下岸坡形态及水下堆积量。相关研究成果对黄土台塬区水库塌岸预测方法的改进,以及黄河流域的渭北黄土台塬区的环境保护与高质量发展具有实际意义。

树干横力弯曲中性轴的数值模拟

【目的】为了评估树木的风载安全性,研究树木在风力作用下的横力弯曲,确定树干横截面形状、树轮、缺陷等因素对树干弯曲中性轴的影响。【方法】采用欧拉–伯努利梁假设,推导了通用弯曲中性轴倾斜角计算公式。随后设计了树干模型,模型包括3种外轮廓(圆形、椭圆形、随机形状)和两种内部结构(多层同心、圆形缺陷),并采用不同的弹性模量模拟材料属性的变化。最后进行数值模拟,采用随机森林算法分析、预测数值模拟的结果,确定各个因素的重要性。【结果】在树轮模型中,质形偏心距<4 mm的比例超过97%,各因素影响质形偏心距的重要性为早晚材弹性模量比>树轮数量>偏心距与基圆半径之比>截面圆度;偏转角(实际弯曲中性轴倾斜角相对均匀截面弯曲中性轴倾斜角的偏转角)均<0.5°,且<0.08°的比例高于97%,影响树干弯曲中性轴倾斜角的重要性为载荷方位角>截面圆度>偏心距与基圆半径之比>树轮数量>早晚材弹性模量比。在缺陷模型中,质形偏心距<5 mm的数量约占总数的80%,在5~15 mm之间的约为15%,>15 mm的约为5%,各因素影响质形偏心距的重要性为缺陷半径>缺陷树干与正常树干弹性模量之比>偏心距与基圆半径之比>截面圆度;偏转角<1°的比例超过90%,但在极限情况下偏转角也可达到50°,影响弯曲中性轴倾斜角的重要性为载荷方位角>截面圆度>偏心距与基圆半径之比>缺陷半径>缺陷树干与正常树干弹性模量之比。【结论】树轮对树干弯曲中性轴的影响很小,横截面轮廓形状、缺陷对其影响较大。在进行树干受力检测计算时,可忽略树轮的影响,但要考虑树干横截面形状和缺陷的影响。

神山石灰岩矿边坡预裂爆破数值模拟及应用

为了提高神山溜井平台边坡控制爆破成型效果,提出了采用宽孔距大孔径预裂爆破方式进行边坡成型控制爆破;设计中选取偏心装药结构并对各项爆破参数进行了研究和优化,提出了爆破质量控制措施;采用数值模拟技术对预裂孔成缝过程进行了数值模拟分析。结果表明:岩体在425μs时预裂缝贯通,成缝效果明显,未出现明显的超欠挖现象;现场爆破后边坡壁面平整,无明显超欠挖现象,半孔痕迹清晰,连续性较好,半孔率达到85%左右,达到预定目标。

基于非线性规划的多波束测线优化设计

为获取不同地形情况下的测线布设优化方案,文章对多波束探测技术展开了研究,首先应用几何关系得到了多波束测深的覆盖宽度模型和重叠率模型;其次通过建立海底坡面参数方程与多波束探测面所在平面参数方程,得到了不定测线方向覆盖宽度模型;最后综合已有模型及边角关系,针对矩形海域建立了测线总长度的优化模型。

路基高边坡中锚杆支护系统的分析及应用

基于弥勒至玉溪高速公路项目实例,建立了边坡锚杆支护计算模型,研究了不同的锚杆的竖向位置、横向间距以及锚杆锚固倾角等参数对于边坡支护安全系数的影响。结果表明:锚杆位置越靠近坡底,其边坡安全系数越高,可有效避免土体因剪切破坏产生的滑移;锚杆间距越小,杆间有效支护区域重叠增大,间距2 m内支护效果波动较小;锚杆长度在一定范围内可以有效地提高边坡稳定性,但是超过一定长度后,其边坡稳定性没有进一步提高;锚固倾角小于30°时支护效果与角度呈正比,在40°时有所下降,说明存在最佳锚固角。

坡地下沉式窑洞建筑设计构想

窑洞建筑作为我国传统建筑,历史悠久,有绿色环保、造价低廉的优点,能够满足一些欠发达地区的建筑使用需求。文章以山地村落为研究对象,在坡地规划下沉式窑洞,利用自然条件补齐资金短板,这种新型窑洞的搭建旨在探寻偏远地区受限于经济因素的建筑形式,以及在传统建筑逐渐淡出人们视野的趋势下寻求其新的发展模式。

天山北坡绿洲乡村聚落空间基因解析及影响机制研究

空间基因蕴含着聚落与环境互动形成的空间信息,在空间特色传承上有着重要作用。由于新疆天山北坡地区聚落在独特的自然环境中形成了互动演化的聚落空间形态,因此以其为研究对象,通过卫星影像图和三维数据采集其中的12个典型聚落样本,在从自然环境、空间片段形态、聚落形态、路网形态和拓扑连接五方面提取空间基因的基础上,构建聚落空间基因图谱,运用因子分析与聚类分析方法,对聚落进行分类,阐释其背后蕴含的环境-空间互动影响模式,并提出保护与改造建议,以期为不同地区乡村聚落空间基因研究提供借鉴,为聚落类型划分、乡村特色保护与发展提供研究思路。

Semisolid metal forming by, novel sloping plate process

Semisolid metal forming by a novel sloping plate process was studied. A sloping plate with wavelike surface was used to prepare semisolid alloy. Semisolid billets and slurries with good microstructures and excellent property were prepared by cooling or preheating the sloping plate. During preparing semisolid alloy by the proposed process, the co-action of burst nucleation and dendrite fragmentation causes fine spherical microstructure formation, and casting temperature, cooling strength and sloping angle are the main factors influencing the alloy microstructure. Under the current experimental conditions, in order to prepare good quality semisolid billets, proper casting temperature ranges of 660-690℃for AlMg3 alloy and 660-680℃for AlSi6Mg2 alloy are suggested. A small car hub wheel of AlSi6Mg2 alloy was thixoformed, and its pattern and inner microstructure are fine. The reasonable technological conditions for preparing AlSi6Mg2 slurry are also proposed: the sloping plate preheating temperature is 300℃, and the casting temperature is 680℃.

鄂尔多斯盆地东北部马家沟组三段古地貌、古环境及控烃作用

鄂尔多斯盆地马家沟组三段(马三段)是烃源岩发育层段。基于地震和钻井剖面资料,采用有机碳质量分数、X线衍射、镜下鉴定和主、微量元素等测试方法,研究鄂尔多斯盆地东北部马三段沉积地貌和沉积相特征,分析烃源岩品质及其与岩相和沉积相的关系,明确烃源岩发育控制因素。结果表明:鄂尔多斯盆地东北部继承性发育低隆起、台内缓坡带和凹陷,马三段发育潮坪、潟湖相碳酸盐岩与膏盐岩混积体系,沉积古坡度和古水体深度向凹陷方向逐渐变大,膏岩层厚度加大且发育频率增多;台内缓坡带膏云岩和泥云岩呈中薄层互层,Sr/Ba、V/(V+Ni)、Mg/Ca反映台内缓坡带泥云岩沉积期环境比较温暖湿润、盐度较低,是适合藻类等有机质发育的环境,在局部含藻的膏云岩层段保存大量底栖绿藻和球形蓝藻菌。热演化和酸溶有机质恢复后,马三段台内缓坡带烃源岩原始有机碳质量分数为0.81%~1.39%,为中等—好的烃源岩,泥云岩段有机质条带发育,黏土矿物质量分数较高,是最有利的烃源岩岩相类型。盆地东北部台内缓坡带是烃源岩发育的有利构造单元,泥云岩是有利的烃源岩发育岩相,研究区马家沟组盐下具有较大的勘探潜力。该结果为鄂尔多斯盆地马家沟组天然气勘探提供依据。

横坡段桩柱式桥梁双桩基础结构的力学行为研究

桩柱式桥梁双桩基础结构在公路/铁路横坡段桥梁工程中应用广泛,其兼具承重桩和抗滑桩的特点,并形成了复杂的桩土及桩梁相互作用体系。为研究复杂受荷条件下桩柱式桥梁双桩基础结构的力学行为,提出基于向量式有限元的计算方法,并利用Python语言编写计算程序。通过与其他数值计算方法的计算结果进行对比,验证该方法的可靠性。最后,结合工程实例,研究桩径、横系梁高度、边坡坡度和地基抗力系数对横坡段桩柱式桥梁双桩基础结构的力学行为的影响。研究结果表明:前、后桩桩身位移随桩径和地基抗力系数的增大而明显减小,随边坡坡度的增大而增大;由于桩周土对前、后桩的约束程度不同以及横系梁的内力调节作用,导致前、后桩桩身内力随边坡坡度的改变呈现出不同的变化规律;横系梁高度对前、后桩桩身内力及变形的影响较小,但横系梁的存在能调整前、后桩的受力状况,改善前、后桩荷载分担比例,使基桩性能充分发挥,在实际工程中应合理利用桩梁相互作用调整并优化双桩基础结构的力学行为。

晋城山区煤矿地表沉陷预计模型

为了解决晋城山区煤矿开采地表沉陷预计难题,分析了山区开采岩层及地表移动基本原理,解释了山区地表移动中,坡位(上坡、下坡)、坡势(正坡、反坡)的基本含义,揭示了坡位、坡势对地表移动的影响机制。基于斜面上物体滑移原理,构建了坡位对下沉值的滑移影响函数、坡势对水平移动值的影响函数;通过移动变形值的求导关系,建立了倾斜、曲率、水平变形的表达式,完成了一种新的山区开采沉陷预计正切函数修正模型(TFM)。基于晋城矿区典型地表移动观测站数据,采用曲线拟合方式分析概率积分法(PIM法)和TFM法的适宜性。数据分析结果表明,TFM法比PIM法下沉值拟合精度提高了0.019,水平移动值拟合精度提高了0.412,验证了TFM法的优越性。可为晋城矿区和类似矿区的“三下”压煤开采、矿区生态环境保护提供重要支持。

海拉尔盆地乌南次凹箕状断陷油藏富集规律研究

箕状断陷受到构造、储层等因素影响,其油藏分布具有一定的规律性。为实现乌东油田有效滚动评价及开发,针对乌南次凹箕状断陷油藏缺乏源-储整体成藏序列认识的问题,通过将乌南次凹主要目的层段构造细分,解析各区带地层、沉积、构造等规律认识,明确源岩、地貌、沉积储层、不整合及断层输导等因素对油藏分布有序性的影响。研究结果表明,洼槽区主要发育岩性油藏(湖底扇砂岩油藏),坡折带主要发育不整合油藏,斜坡区则以受断层影响的断块油藏、岩性-断层遮挡油藏为主。在油藏分布及油气富集特征研究的基础上,提出在油气富集的斜坡区中带开展多层系立体评价,在油气丰度较低的其他区带开展多井型非常规致密储层动用探索,可有效指导区域评价,支撑乌东油田的稳产上产。

基于图像处理与数值仿真辅助的电弧增材成形研究

为解决Fronius CMT TPS3200焊接电源提供的焊接模式(CMT或CMT+Pulse)与增材策略(单向或往复路径)的选择问题,在相同线能量密度条件下,基于不同模式的单道单层优质焊道成形,探索了单道多层的层宽、层高变化规律,并结合图像处理与数值仿真评价单道10层的增材试验。研究发现,针对焊道成形,CMT+Pulse模式与CMT模式分别从第4层和第3层开始趋于稳定。为优选扫描策略,通过顶层焊道成形和数值仿真结果对比,确定了往复路径优于单向路径。在往复路径下,CMT模式的焊道成形均优于CMT+Pulse模式。研究结果表明,CMT模式率先达到散热稳定条件,结合优选往复路径,在焊道成形方面具有优势,为后续电弧增材奠定了基础。

贺兰山西坡不同生活型植物叶片化学计量特征及其环境影响因子分析

在贺兰山西坡海拔1848~2707 m范围内选取典型植物群落的乔木、灌木和草本优势种,对不同生活型植物叶片C、N和P含量及比值进行比较,并对这些化学计量指标与14个环境因子的关系进行分析。结果表明:总体叶片C、N和P含量分别为431.58、15.66和1.79 mg·g^(-1),C∶N、C∶P和N∶P分别为28.62、254.87和9.11。其中,乔木叶片C含量显著(P<0.05)高于灌木和草本,灌木叶片C∶N显著低于草本和乔木,其余化学计量指标在3个生活型间无显著(P>0.05)差异。随年均温升高,乔木叶片N∶P显著升高,灌木叶片C∶P和N∶P显著降低,草本叶片N含量和C∶N分别极显著(P<0.01)降低和升高;随年均降水量升高,灌木叶片N∶P显著升高,草本叶片N含量和C∶N分别极显著升高和降低。土壤含水量和土壤有机碳含量是影响乔木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量以及叶片C∶P与土壤有机碳含量在0.05水平呈负相关,叶片P含量与2个环境因子均在0.05水平呈正相关,而叶片N∶P与2个环境因子分别在0.05和0.01水平呈负相关。土壤速效磷含量和土壤pH值是影响灌木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,但仅叶片P含量与土壤速效磷含量在0.05水平呈正相关,叶片C∶P与土壤速效磷含量则在0.05水平呈负相关。土壤含水量、土壤硝态氮含量和土壤容重是影响草本叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量和土壤容重在0.001水平分别呈正相关和负相关,叶片C∶N与2个环境因子在0.001水平分别呈负相关和正相关,叶片C∶P与2个环境因子在0.05水平分别呈负相关和正相关,而叶片P含量与环境容重在0.05水平呈负相关。综上所述,贺兰山西坡乔木、灌木和草本植物生长均受N限制,灌木植物生长还受P限制。影响不同生活型植物叶片化学计量指标的环境因子不同,因此,在保护与恢复贺兰山西坡植被时,应针对不同生活型植物制定相应的措施。

露天矿边坡安全与防治技术分析

通过对露天矿边坡特点、破坏形式及其稳定性主要影响因素的分析与总结,结合某露天采坑生产过程中出现的典型边坡失稳滑动破坏实例,探讨了发生过程、原因与解决方案。着眼于未来露天采坑的可持续发展,提出了多项边坡稳定防治技术举措,对于后续生产实践具有一定的参考意义与启示价值。

基覆面形式对堆积体边坡失效风险影响分析

为探究基覆界面变异对边坡失效风险的影响,考虑土体参数的互相关性、自相关性以及多因素影响,基于Python对ABAQUS有限元软件的二次开发,生成二维互相关随机场,实现拉丁超立方抽样下的基覆型边坡非侵入式随机分析,获得不同断面形式的可靠性变化规律差异。通过正交设计试验法研究基覆形式、内摩擦角和黏聚力变异、波动范围及相关系数6因素共同作用下边坡失效风险演化规律,评估堆积体边坡失效风险的关键因素。结果表明:随内摩擦角变异性增大,边坡可靠度指标呈现陡减段、缓减段、平缓段三段式递减;基覆界面形式对边坡的失效风险影响显著,随黏聚力变异系数、垂直波动范围、水平波动范围、相关系数变化,呈近似线性递减规律,但变化幅度各异。岩土体参数空间变异性增大以及相关性的减弱将显著增大基覆面形式对堆积体边坡可靠性的影响力,需充分考虑地层特性,建立三维模型进行稳定性验算,提高风险评估的准确性。

综合管廊电力火灾特性及其影响因素研究

以武汉市武九综合管廊为背景,利用火灾动力学模拟软件FDS建立了不同通风条件、不同坡度、不同断面形状的综合管廊高压电力舱的全尺寸火灾模型,对不同工况下高压电力舱内的火灾发展规律、烟气流动规律、温度场演化规律进行了对比研究。研究结果表明:综合管廊电力火灾可以划分为引燃、发展、全盛、衰减4个阶段;火焰主要在垂直方向蔓延速度较快,水平方向蔓延速度较慢且范围有限;火灾时综合管廊内最高温度可达1000℃,出现在最上层电缆附近的顶棚处;平直段中央发生火灾后140 s左右烟气到达防火分区的端部,并在5 min内逐步充满整个防火分区;通风会增大火灾蔓延的范围和速度,增大火灾功率,延长火灾时间;综合管廊有纵坡时,火灾沿上坡方向蔓延速度更快,且综合管廊的坡度越大,火灾在纵向的蔓延范围越大,火灾功率越高;圆形断面综合管廊电力火灾的蔓延规律与矩形断面综合管廊基本一致,但由于弧形顶棚对射流的高温烟气的引导,使得综合管廊过道对侧顶部的电缆更容易被引燃。因此,综合管廊电力舱内应主要控制火灾在竖向的蔓延;发生火灾时应立即关闭通风系统,窒息灭火;在下卧段等两端有纵坡的区域,可以在底部舱室设置逃生口或者将舱室之间互设为逃生通道。

黑山露天矿边坡不同断面形态下的稳定性关系研究

为了研究露天矿边坡不同断面形态对于边坡稳定性的影响,以黑山露天矿南帮边坡为研究对象,基于毕肖普法的优化方法理论与强度折减法的数值模拟研究,分析了边坡在不同断面形态下抗滑力与下滑力之间的数值变化关系,探究了边坡在不同断面形态下的稳定性关系,并提出了边坡断面形态优化方法。结果表明:存在底面倾角θ将边坡分为“抗滑段”与“下滑段”2部分;当边坡断面形态差异点主要分布于下滑段时,不利于边坡稳定性,当边坡断面形态差异点主要分布于抗滑段时,有利于边坡稳定性。