高地应力下地下工程稳定性分析与优化的局部能量释放率新指标研究

针对地下工程稳定性分析与优化的常规指标在高地应力条件下的局限性及传统的能量释放率岩爆指标把岩体看成不发生脆性破坏线弹性体的不足,提出局部能量释放率新指标。该指标的实现是通过在数值计算中追踪每个单元弹性能量密度变化的全过程,记录单元发生脆性破坏前后的弹性能密度差值,得到单位体积岩体突然释放的弹性能量。该指标可更好地定量预测高地应力下地下工程开挖过程中岩爆发生的强度、破坏位置与范围,由该指标求出的围岩释放能又可作为地下工程开挖方案的优化指标。对太平驿水电站引水隧洞工程不同开挖步长下能量释放率指标的算例进行分析。分析结果表明,该指标具有一定的科学合理性。最后将该指标应用于黄河拉西瓦水电站大型地下厂房的开挖方案优化,用于指导该工程的科学设计与施工。

弹性地基条件下狭窄煤柱岩爆的突变理论分析

将未采煤层视为弹性地基条件下,运用maple9.5符号运算软件解得岩梁的挠曲线方程。根据能量守恒原理得到的功、能增量平衡关系式,求得岩梁–煤柱系统作准静态形变时的平衡方程——折迭突变模型平衡方程;用折迭突变总势能函数所作的稳定性判别表明,岩爆前兆阶段岩梁–煤柱系统处于不稳定平衡状态;煤柱岩爆的条件是Cook刚度准则,该准则可以动态地用煤柱形变增大时所需外界的能量输入率趋于0来表示;计算了煤柱岩爆地震能释放量,阐明煤柱岩爆机制是由于岩梁弹性能释放量超过峰后软化煤柱形变所耗的能量。通过岩梁弹性势能变化率曲线和煤柱耗能曲线,以几何形式描述了所得研究结果。计算表明,未开采煤层刚度变化对岩梁的等效刚度影响微弱。工作面开挖和采空区增大,将显著减小岩梁刚度Ke,对煤柱岩爆有重要影响。

Energy Decay for the Elastic Wave Equation with A Local Time-dependent Nonlinear Damping

In this paper, we shall investigate the decay property of the solutions to the initial-boundary value problem for the elastic wave equation with a local time-dependent nonlinear damping. We give some decay rate of the energy when the damping term is effective only in a neighborhood of a suitable subset of the boundary. The results obtained in this paper extend, in particular, the known results for the scalar wave equation.

豆浆在凝固过程中的动态流变特性研究

为了研究豆腐的凝固工序,实现豆腐的规格化和标准化生产,本研究对豆浆在凝固过程中的动态流变特性进行了研究,并进行了动力学分析。在凝固温度分别为75℃、80℃、85℃时进行动态时间扫描,得出豆浆的凝固过程由两段一级反应组成且符合连续一级反应模型;第一段反应速率远远大于第二段反应速率;根据弹性模量和黏性模量计算所得活化能分别为19.19×101 k J/mol和8.67×101 k J/mol;当温度小于70℃时,豆浆不能形成豆腐凝胶;当温度在75℃时,弹性模量G’和黏性模量G'相交,豆浆的凝胶温度为75℃。通过动态温度扫描得出豆浆的凝固过程可分为三个阶段:诱导阶段(65~70℃),弹性模量G’和黏性模量G'缓慢增大,豆浆体系中有絮状沉淀生成;加速阶段(70~92℃),弹性模量G’和黏性模量G'急剧增大;稳定阶段(温度大于92℃),弹性模量G’和黏性模量G'趋于稳定,凝胶反应结束,豆腐凝胶形成。