深部复合地层TBM隧道支护结构作用的透明岩体试验研究

针对深部复合地层TBM隧道模型试验研究中出现的掘进和开挖、围岩的变形和破裂、支护结构作用机理等关键问题,基于透明岩体试验的新方法,研制出满足试验需求的“复合地层”,并自主研发了掘进机模拟装置和TBM管片制作装置.在此基础上,运用数字照相量测技术,对比分析有、无支护下围岩内部的变形破裂情况,揭示了有、无支护下隧道围岩的变形破裂机制,并结合围岩变形破裂的特点,反推支护结构的作用.结果表明:1)在轴向加载、四周约束的前提下,深部复合地层TBM隧道围岩变形破裂机制为剪切滑移型(无支护)和扩容膨胀型+层状变形型(有支护).2)支护结构能遏制隧道周围变形的发展,大大减小围岩内部变形量,降低围岩的破碎程度,使围岩承载力提高2倍左右,并使围岩的应力状态由局部受拉剪变为整体竖向受压,减缓了应力集中程度,使得浅部围岩形成具有一定承载能力的承载区,并有效地抑制了底鼓,从而保护了隧道的稳定和安全.3)TBM隧道中两边墙拐角处会出现应力集中现象,在实际工程中可采用豆砾石回填灌浆、局部区域注浆加固等措施,以提高该薄弱环节的稳定性.

基于仿射算法的深部隧道衬砌力学状态区间分析

根据深部地层隧道结构物理、力学参数信息资料缺乏及各类不确定性模型的特征,揭示了区间模型于深部地层隧道工程不确定性分析的优越性。将限制条件少、适用范围广的链杆模式的矩阵位移理论与响应面思路结合,提出了衬砌结构力学状态参量解析式的搭建方法,并进一步推导出了基于仿射运算的响应面函数矩阵表达形式及其区间上、下界计算公式,构筑起基于矩阵表达的响应面函数区间仿射运算模型。将区间离散逐步逼近规则引入,建立了该模型的优化求解方法。利用该模型及方法分析了某衬砌墙脚轴力及拱顶弯矩分布区间,与蒙特卡洛法计算结果比较,显示本文模型及方法有效地克服了经典区间方法在复杂状态函数中的扩张和溢出这一致命缺陷,提高了准确性和计算效率,分析结果精确度满足工程使用要求。

莱州花岗岩应变岩爆实验声发射频谱特征分析

深部岩爆的发生对应着岩石的猛烈破坏,同时产生弹性应力波,相应的就会有声发射现象发生。声发射频谱特征的变化能够反映岩爆发生的本质信息,因此开展此方面的研究有着重要的理论与应用价值。利用自主研发的深部岩爆过程模拟实验系统,进行了花岗岩循环加卸载条件下的岩爆声发射模拟实验。首先对花岗岩的应变岩爆实验过程进行划分,分析其声发射释能特征;其次,选取实验过程中的关键特征点声发射波形信息并对其进行傅里叶变换,观察各关键特征点的原始波形特征、二维频谱特征,寻求岩爆时刻的本征频谱;从其二维频谱功率谱图上,获取各个关键特征点的频谱响应特征和其对应的幅值特征,研究其频谱响应规律。研究结果表明:岩爆时刻区别于其他阶段最明显的特点就是声发射表现为连续型波形,低频高幅值特征。

基于二次正交试验优化的隧道围岩稳定可靠度方法

通过把二次回归正交组合试验设计和显著性检验结合起来,构建出了各类因素对结构特征值影响程度的判别方法。将该方法植入隧道围岩稳定响应面可靠性分析程序中,建立了具有识别基本因素重要性程度功能的状态函数优化方法,消除了序列响应面状态函数建立时不能判断基本因素对结构状态重要性程度的缺陷。利用MATAB搜索技术求解基于状态函数优化方法改进的响应面可靠度指标,解决了分析结果失真问题。上述两者的结合形成了具有较高效率的复杂地层隧道围岩稳定可靠度响应面分析技术。通过某工程实例研究,演示了该技术的运行过程和操作程序,并在效率、分析结论的准确性等方面进行了对比验证。

大学霍尔效应实验的拓展——基于加速电场下等离子体发电机实验模型的研究

霍尔效应实验是大学物理实验课程的经典实验.结合大学专业设置特点以及霍尔效应在前沿科技中的广泛应用,本文拟提出"基于加速电场下等离子体发电机实验模型的研究"教学实验设计.把理论和实践结合起来,让学生从应用角度了解霍尔效应的价值,体现物理实验的时代性和趣味性,以期提高学生动手操作的实践能力和善于思考的创新能力,从而提高教学质量.

AI大数据技术在川藏铁路中的应用及系统设计

介绍了铁路数据处理现状,简述了传统方法建设和维护铁路的局限性,分析了人工智能(AI)技术和大数据技术在川藏铁路建设中的必要性和可行性。针对川藏铁路的特点,提出在川藏铁路地质灾害防治预警、川藏铁路生态环境保护、川藏铁路工程施工进度管理和川藏铁路大数据可视化方面引入AI技术及大数据技术的必要性及先进性。设计了川藏铁路AI大数据系统的系统构架以及功能模块,为川藏铁路建设提供一种新的思路,进而为川藏铁路的建设保驾护航。

露天高边坡滑坡灾害风险性评价及动态信息化分区

以某大型露天矿边坡工程为背景,应用改进的极限平衡理论,建立MSARMA边坡稳定性计算模型,计算边坡安全系数并开展不同因素影响下边坡敏感性分析。依托GIS平台和三维可视化技术手段,构建该露天边坡三维可视化工程地质模型,将边坡稳定性安全系数导入GIS平台,利用空间插值、数据叠置等手段对该露天矿边坡进行三维可视化风险性分区。应用以上计算方法及信息化手段,得出了边坡稳定性计算数据、动态曲线,以及边坡三维可视化分区图像,多角度、多维度地实时反映该露天矿边坡安全稳定状况。

高海拔地区金属矿排土场稳定性分析及关键参数优化

针对高海拔地区金属矿排土场稳定性问题,以西藏甲玛矿区角砾岩排土场边坡为依托,采用FLAC^3D数值模拟软件,基于有限差分法并结合强度折减理论,利用冻融损伤修正后的岩体力学参数,得出了在当前排土工艺下边坡的位移变化规律、应力变化特征、剪应变速率和塑性区的分布特征,分析了其稳定性,并进行了关键参数优化。研究表明:①高海拔这一因素易导致岩体在冻融循环作用下损伤劣化;②滑坡产生的过程可归纳为:当排土场形成之后,坡体内部出现塑性破坏区,伴随着剪应变带逐渐扩大,边坡内的塑性破坏区面积也增加,剪切塑性区将会大面积出现在斜坡的前缘上,其塑性区基本贯通,滑坡产生;③角砾岩排土场边坡在当前排土工艺下有沿着近似圆弧滑面向坡脚滑动的趋势;④确定的最优关键参数为单台阶高度40 m,组合台阶宽度40 m。模拟结果与现场破坏情况具有显著的一致性,且优化后的排土工艺提高了排土场的稳定性,对于类似排土场边坡稳定性研究具有一定的借鉴意义。

耦合多种成灾因素下的边坡稳定性分析

目前,随着矿山开采规模的不断扩大,不合理的井工开采严重的威胁着上方山体边坡的稳定性。根据罗山矿区滑坡体岩土体的组成和结构特征,总结出6种典型的成灾因子:井工开采、滑坡体特征、地质构造、坡高、坡角、降雨强度。根据滑坡体特征和采空区时空分布特征划分出离散型和连续型变量的赋值标准,采用模糊数学综合评判原理对多因素影响域内的边坡稳定性进行综合评价,评价结果与实际边坡稳定状态一致。基于稳定性评价结果,构建了系统的"罗山矿区滑坡体远程监测网",对滑坡体滑动力演变特征进行远程智能监测,监测结果显示罗山矿区滑坡体目前处于稳定状态。

六佳港隧道塌方成灾机理分析及数值反演计算

通过分析现场监测数据,总结塌方形成过程中隧道围岩的变形特征及初期支护的受力状态;采用FLAC3D软件分别对几个典型断面和塌方段进行数值模拟计算;结合计算结果和现场监测数据,确定了本次塌方事故的关键成灾因素和形成机理。

薄煤层无煤柱自成巷110工法开采关键技术及应用

目前长壁开采留设的煤柱造成煤炭资源巨大浪费,采区资源回收率80%左右,而整个矿井煤炭采出率低于50%。我国薄煤层可采储量占煤层总可采储量的18.66%,产量占比为7%,产量占比远低于储量占比。半煤岩顺槽掘进机械化率低,掘进量大、成本高;综合机械化开采比例低,工作面长度短;万吨掘进率高影响了工作面接续,降低了原煤生产效率,造成巷道内事故频发和煤炭生产成本高居不下。同时传统沿空留巷技术,工艺复杂,留巷速度慢,影响高效生产;前期设备投资大,留巷成本高;围岩应力高,巷道变形大,特别是底鼓大变形严重,需多次返修;需采空区作业,安全风险高,工人劳动强度大。

基于单片机的汽车防盗报警系统设计

传统汽车防盗报警器存在工作距离短、噪声污染大和GPS定位器成本高等问题,最关键的是其只有现场威慑作用。针对上述问题,本文设计了基于单片机的汽车防盗报警系统,硬件采用低功耗、高效率的STC89C52单片机,并运用蜂鸣器和GSM模块相结合的报警方式。软件依据单片机对中断口电平变换的检测、AT指令集和Text通信模式进行设计。测试结果表明,系统在实现振动检测、声光报警和短信报警功能的基础上,具有远距离无线报警、及时性提醒和无噪声污染等特点,解决了传统汽车防盗报警器存在的问题,更有效地保障汽车安全。