大寒岭倒转背斜复杂煤层结构冲击地压研究

受大寒岭倒转背斜的影响,大安山煤矿14槽煤后槽形成了极为复杂的煤层结构,其轴部及附近和两翼形成的急倾斜煤层是高应力区,具有冲击倾向性。首先用ANSYS有限元软件建立了包括复杂煤层结构在内的矿山模型,利用单元生死技术模拟轴部及右翼开挖;在此基础上,分析了采场围岩的应力场和位移场,圈定了冲击地压发生的危险区域,分析了冲击地压发生的机理;预测了14槽煤后槽开采的冲击倾向性,并指出在实际开采时,必须采取防冲措施,为避免冲击地压事故的发生提供了技术支持,具有一定的参考价值。     

切顶沿空留巷U+L型通风采场煤自燃风险判定研究

为探究切顶沿空留巷首采面U+L型通风采空区煤自燃危险性,以蒙西棋盘井煤矿东区9-1#层11101工作面为工程背景开展研究。通过封闭耗氧实验,测定得出煤样的耗氧能力弱、不同氧体积分数下煤样的耗氧速度慢、窒熄氧气体积分数(煤耗氧临界值)为15%。通过现场实测确定切顶沿空留巷和工作面的两端压差和漏风分布,现场埋管实测得到回风侧的氧分布数据,搭建了切顶沿空留巷采场相似模拟实验台,得到采场的漏风移动规律。运用CFD仿真探究了切顶沿空留巷采空区的漏风与自燃氧化分布特征,得到采空区可能具有自燃危险的3个区域分别位于开切眼附近、靠近沿空留巷的5～10 m内和工作面后方。提出在尾巷注氮和沿空留巷边界注浆堵漏防灭火措施条件下,可将U+L型通风采空区自燃模式转化为U型通风采空区自燃模式的危险性判定,得到棋盘井矿采空区自燃氧化带的最大宽度为80 m,最低安全推进速度1.2 m/d,无自燃风险,为工程防灭火做出指导。     

白鹤滩水电站岩质边坡微震活动特征研究*

白鹤滩水电站左岸边坡高陡,应力条件复杂,存在LS_(331)、LS_(337)、LS_(3319)层内错动带,F17断层等软弱结构面,施工期和运营期安全问题十分突出。为评价其左岸边坡开挖稳定性,利用微震监测系统对边坡微震活动进行实时监测,并分析微震活动的时空以及震级分布,揭示岩质边坡开挖扰动下的微震活动特性及其施工响应特征。结果表明:开挖强度越大,边坡损伤越大,微震活动越活跃;爆破后0.5h内应力急剧调整,微震活动频繁;震级分布在-1.6~0.4之间,爆破开挖诱发大量震级小能量低的微震事件,诱发边坡的渐进损伤;软弱结构面是微震事件的主要活动区域,具有发生破坏变形的可能性;左岸边坡岩石破裂以复合型破坏和剪切破坏为主,伴随少量拉伸破坏。该研究可为工程后续开挖和支护提供参考,为同类微震活动特性分析提供一定的借鉴。     

不同围压条件下的圆形巷道岩爆过程模拟

利用FLAC模拟了不同围压条件下圆形巷道的岩爆过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的FISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从摩尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。模拟结果表明:当围压较低时,剪切应变集中区域呈圆环状,围岩能保持稳定,不出现剪切带;当围压增加到一定程度时,围岩中出现了"狗耳"形的V形坑,发生岩爆,但围岩也还能保持稳定;当围压进一步增加时,围岩中出现了多条狭长的剪切带,巷道的整个断面均遭到了破坏,发生强烈的岩爆。随着围压的增加,V形岩爆坑变大、变深,剪切带花样的对称性变差;在高围压时,剪切带花样与塑性力学中的滑移线网有类似之处。     

软岩巷道围岩刚柔耦合支护技术研究与应用∗

煤矿开采进入深部开采阶段后,普遍呈现出围岩变形量大、支护构件失效的技术难题。为研究针对性的控制对策,以矿典型高地应力软弱破碎巷道为研究背景,在现场矿压监测、地质雷达探测以及地应力实测的基础上,研究了此类巷道的变形规律。同时基于现场监测及分析成果,提出了以高预应力锚杆、注浆锚杆(索)和“U”型钢架为核心的分步刚柔耦合支护关键技术,并阐明了其具体支护机制。为进一步检验新支护方案的支护效果,在新掘的胶带大巷进行了现场实验,相比原支护围岩松动破坏范围减小了近 50%,顶板下沉量、两帮移近量以及底鼓量仅 163、135 和 107 mm,52 d 内基本实现了巷道变形稳定,取得了良好的支护效果。     

弹性模量依赖围压的圆形洞室围岩破坏行为数值模拟

在考虑拉伸截断及非线性屈服准则的自定义本构模型中,又考虑了弹性模量(弹模)受围压的影响,模拟了两种网格、不同本构模型及加载方式条件下的洞室围岩的破坏行为。在第1种网格中,洞室围岩被剖分为辐射网格,采用"先挖洞,后加载"的方式及理想弹-塑性本构模型进行计算;在第2种网格中,洞室围岩被剖分为矩形网格,采用"先加载,后挖洞"的方式及弹-脆-塑性本构模型进行计算。计算结果表明,对于第1种网格,随着弹模的围压影响系数的增加,洞室围岩的应变、位移及塑性区半径均有所减小,被监测单元的环向应力的峰值有所降低,不同本构模型的计算结果的差别逐渐显现。对于第2种网格,当弹模的围压影响系数较低时,围岩中形成了4个对称的V形坑,随着弹模的围压影响系数的增加,V形坑的个数及尺寸明显减少,这可由洞室围岩的应力、位移及剪切应变增量均有所减小得到解释。     

高速公路下伏富水多层采空区注浆处理技术研究

采空区的治理是矿区工程建设关键问题之一。以京福高速公路徐州东绕城某多层富水采空区注浆充填法治理工程为依托,研究了注浆法处理多层富水采空区的设计方法、施工技术,重点包括治理范围确定、浆材配合比设计、布孔原则、成孔工艺、注浆工艺及控制技术等,确定了浆液扩散半径、单孔注浆量和终孔标准等注浆参数,为该种特殊条件下的采空区处治提供了科学的设计及施工技术方法、技术参数等。     

潜在泥石流的界定与判识——以金沙江流域溪洛渡库区为例

选择在建的溪洛渡库区作为研究区域,通过详细的野外考察,确定金沙江流域溪洛渡库区干流共有现代活动泥石流沟57条。利用Matlab构建SOM神经网络模型,依据这57条泥石流样本,选择流域面积、主沟长度、相对高差、沟床比降、平均坡度、相对切割程度、圆状率和侵蚀程度等8个指标,对干流46条沟谷进行预测。预测结果分为：①非泥石流沟有19条,分布在雷波-永善三角台地上;②低危险潜在泥石流沟有14条,分布在库区尾端;③高危险潜在泥石流沟有13条,分布于库区中间位置。预测结果可以为库区生态修复和工程治理提供依据。     

特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应分析

目前,关于特大断面板岩隧道施工期围岩时空变形规律缺乏系统性的总结。以沪昆客运专线长昆湖南段姚家隧道为例,结合变形监测资料,分析在不同开挖方法下特大断面板岩隧道施工期围岩时空变形规律,划分围岩变形-时间特征曲线及围岩变形-距掌子面距离关系曲线的类型;分析围岩位移释放率与时间和距掌子面距离的关系,研究围岩级别和空间位置对特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应的影响规律。结果表明:围岩变形-时间特征曲线的类型可分为"弯弓"型和"台阶"型。"弯弓"型划分三个变形阶段,适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩;"台阶"型划分四个变形阶段,适用于Ⅴ级围岩。围岩变形与距掌子面距离的关系曲线的类型可分为"单厂"型和"双厂"型。"单厂"型曲线出现在Ⅲ、Ⅳ级围岩地段,当监测断面距掌子面超过5倍洞径时,围岩变形趋于稳定,空间效应趋于消失;"双厂"型曲线出现在Ⅴ级围岩地段,当监测断面距掌子面超过3倍洞径时,围岩变形基本趋于稳定。最后,提出了不同围岩级别下隧道围岩径向位移释放率随时间和距掌子面距离的变化规律,研究结论对于特大断面板岩隧道围岩长期稳定性的研究具有借鉴价值。     

基于单纯形-混沌优化算法的边坡稳定性分析

利用混沌现象固有的内在结构进行寻优搜索,为土质边坡的稳定性分析提供了一个新思路。将混沌优化算法的全局搜索能力和单纯形法的局部搜索能力结合起来形成单纯形-混沌优化算法,结合简化Bishop法对边坡进行稳定性分析。单纯形-混沌优化算法搜索到的是全局最优解。通过与遗传算法、改进的模拟退火算法的计算结果对比,表明在保证安全系数一定精度的情况下,单纯形-混沌优化算法搜索到的是最危险滑动面。可见,单纯形-混沌优化算法具有较强的全局搜索能力,结果更可靠。     

地震电磁辐射观测技术应用研究

通过对 6个震例的分析研究 ,总结出电磁辐射源来自陆域空间和海域空间的规律 ;震前电磁异常的识别及非震异常的特征与排除 ,并成功地进行了一次临震预报。     

从岩石的应变、破裂与电性的变化关系探索对地震的预报

根据岩石受力过程的应变、破裂时产生的局部地磁场异常变化和电磁辐射现象 ,运用地磁短周期转换函数法和地磁场垂直分量加卸载响应比法结合电磁辐射现象的分析 ,可达到对地震的中短临异常跟踪预报的目的。由上海及邻近地区 2 0世纪 90年代发生的二次中强地震震例可得到较好的验证。     

煤矿井下瓦斯突出危险性的模糊分析

基于模糊可能性理论建立了瓦斯突出危险性函数。应用模糊多元分析方法建立了瓦斯突出危险性分析模型,通过对各类确定与非确定信息的模糊综合分析,预测煤矿开采过程中瓦斯突出的危险性,并在生产中应用该模型取得了较好的效果。     

岩土震害影响因子权重研究——以砂土液化为例

以砂土液化影响因子的权重计算为例,探讨了一种兼顾主、客观因素的权重确定方法。首先分别使用层次分析法和粗糙集理论计算砂土液化影响因子的主、客观权重值。然后对所得到的主、客观权重值进行检验,得到各自的预测准确性,根据对其准确性进行比较得到主、客观权重值偏好系数,最终按照偏好系数对主、客观权重值进行计算得到综合权重值。并对所得到的综合权重进行验证,其预测准确率为91.7%,说明该方法具有比较高的准确性。通过研究发现,对主、客观权重通过偏好系数进行综合,可以较好的平衡两者的影响作用,能够提高权重分析的准确性;通过对砂土液化影响因子权重的分析发现地震作用对其影响要大于土体埋藏环境和土体自身性质,在所有影响因子中有效应力的影响最大,其权重达到了0.205。     

甘肃省永靖县黄茨滑坡的滑动机理与临滑预报

1995年1月30日甘肃省永靖县盐锅峡镇黄茨村后的黄土塬边发生一个体积约600万m~3的大滑坡，由于事前的严密监测和准确临滑预报，滑坡滑下时未造成一人伤亡，财产损失也减小到最低限度。同时创造了我国多手段、多信息综合跟踪预报滑坡的成功先例。本文主要介绍该滑坡的地质基础、滑动机理和临滑预报的方法和依据。     

古浪-海原地区滑坡分布规律的模糊综合评判

本文在研究古浪-海原地区地震滑坡和重力滑坡形成条件和特点的基础上,首次采用多因素模糊数学综合评判方法对这一地区的滑坡空间分布特征进行了探讨和预测,提高了区域滑坡分布规律和危险性预测的深度和广度,为本区滑坡灾害的预测预防提供了重要的依据。     

支持向量机在城市震后火灾损失预测中的应用

针对地震火灾的复杂性和多变性的特点,在综合分析了各种震后火灾损失预测方法的基础上,提出了基于支持向量机的城市震后火灾损失预测模型。以地震火灾的历史资料为依据,建立学习样本和测试样本,并与BP神经网络预测方法相比较,验证了其可行性,也为其它自然灾害的损失预测提供了简单、有效的方法。     

基于属性识别理论的岩质边坡安全综合评价

建立了基于现场监测的安全综合评价体系,对边坡的安全状态进行研究。针对边坡多项目、多测点实测性态多样性的特点,将边坡安全稳定性视为一个属性空间,采用属性识别理论方法对其安全状态进行综合评价,并对底层指标标准化、权重确定等基本问题进行了具体研究。实例研究表明,该方法能充分反映边坡状态的多样性,所得结果比较全面、可靠。     

西江年最高水位的神经网络预报模型

对西江洪水发生的特征进行分析表明，洪水发生频率高，具有明显阶段性特征，并与流域面雨量密切相关。利用前期环流场、海表温度（SST）场及环流特征量资料选择初选预报因子，然后对初选预报因子作EOF分解构造综合预报因子，结合人工神经网络方法建立了西江年最高水位预报模型，并对预报模型进行独立样本试验。结果表明，该预报模型对历史样本拟合精度高，试报效果明显好于传统的逐步回归模型，可在汛期预测业务中应用。     

基于修正RMR法的深部岩体工程围岩质量评价研究

深部岩体工程具有典型的高地应力、高地温和高孔隙水压等特点,传统的RMR法对评价其围岩质量存在不足之处。通过考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响分别引入地下水和地温弱化系数,结合连续性细化方法对传统的RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距等三个评价指标的评分标准进行了修正,获得了三个评价指标值与其对应分值之间的非线性连续回归方程。然后,根据岩体中地应力的大小及岩石强度特征定义了岩体损伤破坏危险度系数,建立了该系数与岩体质量评分修正值之间的对应关系。由此获得了比较符合深部岩体工程围岩质量评价实际的修正RMR法,并用实例表明了其评价结果的合理有效性。