活动断裂错动位移模式对隧洞变形与内力的影响研究∗

在考虑多种断层错动位移模式的基础上,建立穿越活动断裂带的隧洞数值模型,进行跨活断裂隧洞断层错动的数值计算,开展不同断层错动位移模式对隧洞衬砌的变形与内力的影响研究.选择断层带中隧洞结构变形的最可能的模式——固支梁支座垂直位移时梁的结构变形作为断层带错动位移模式,即为"S"型错动位移模式.考虑"S"型与"直线型"两种位移模式对铰接设计隧洞结构变形与内力的影响.结果 表明:考虑断层带错动位移模式下,错动作用时衬砌受影响的范围主要集中在断层破碎带附近,衬砌内力峰值出现在断层带与上下盘交界处;断层错动位移模式不同,断层错动时衬砌变形以及所受内力的分布规律基本相同.但衬砌拱顶垂直位移曲线、衬砌所受内力在断层带剧变程度以及峰值大小相差较大;"S"型位移模式相对于"直线型"在对铰接衬砌的变形以及受力上有较大的差异.在进一步研究断层错动位移模式时,可对跨断层隧洞的影响研究上考虑"S"型位移模式.     

大型复杂采空区空间结构演化规律研究

随着地下矿山开采活动的进行,采空区已成为影响矿山安全的主要隐患之一。以某铜锌矿为背景,利用VS150空区精密探测系统对采空区进行精密探测,采用VoidScan-Geomagic-3Dmine耦合技术,分别建立了研究时段与设计时段采空区三维精细模型,进而对比分析了采空区空间结构演化过程,采用3Dmine-Midas GTS NXFLAC~(3D)耦合的数值模拟技术,结合矿区实际生产情况对设计时段空区进行数值模拟分析,并对空区空间结构演化过程中位移场、应力场及塑性区进行系统的研究,确定了空区顶板及围岩的稳定程度,并进一步揭示了未来时段空区的演化趋势。数值模拟结果与现场实测工作结果相吻合,研究结果为采空区后续的安全治理提供了科学依据。     

超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟

通过采用现场实测和数值模拟方法,对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。在建筑物顶部布置结构振动监测系统,对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量,分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。以实测动力特性为基础,建立超高层建筑的等效气动弹性模型,采用平均风剖面入口,联合ANSYS和CFX对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟,得到不同顶部风速下,建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析,表明该方法模拟流固耦合振动是可行的,并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。     

基于采空区漏风量的遗煤温度预测模拟分析

为了能够依据采空区漏风量判定遗煤温度,利用理论分析和数值模拟方法,对采空区漏风量与遗煤温度场的关联性进行了分析。以五龙矿某工作面为例,对其遗煤自燃过程进行了数值模拟,分析了工作面供风量和遗煤温度与采空区漏风量的关系,得到了相关函数关系式。结果表明:随着遗煤温度的升高,采空区漏风量逐渐增加,并且漏回风量增加的幅度逐渐大于漏入风量增加的幅度,漏风量与遗煤温度之间近似存在二次抛物线函数关系;提出了采空区相对漏风变化率的概念,其与遗煤温度间存在近似对数函数关系;给出了影响采空区漏风量的其它因素,判定遗煤温度时要注意这些因素的影响。     

钻石型桥塔五分力系数的数值模拟

以洞庭湖大桥桥塔(主塔)为研究对象,基于Fluent软件平台,采用Realizable和SST两种湍流模型对桥塔表面风压分布特性进行了数值模拟,将模拟结果与现场实测值进行了比较,以此验证了所提数值模拟方法的可行性;预测和探讨了桥塔在不同风速及不同风向下对其五分力系数的影响,并对五分力系数的影响变化规律进行了总结,从而为钻石型建筑结构的抗风设计提供一定的参考。     

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。     

煤矿灾害超前注水综合防治技术研究

针对高瓦斯易自燃厚煤层开采时所引发的系列安全问题,以研究煤层超前注水为切入点,以义马耿村矿12200综放工作面为研究背景,展开煤层注水工艺参数及效果的研究。研究发现,采用"多排扇形立体注水"可使煤体含湿率显著增加。对煤体注水前后相关参数的实测数据分析表明,"多排扇形立体注水"的超前压注工艺措施对降低工作面及进回风顺槽粉尘浓度、预防采空区浮煤自燃及抑制工作面瓦斯涌出的作用显著。此研究对高瓦斯易自燃综放面的综合灾害防治具有一定的理论及现实意义。     

多层采空区条件下的高速公路路堑边坡稳定性数值分析

高速公路建设过程中常穿越各种矿山采空区,采空区对路堑边坡的稳定性产生较大的影响。基于有限差分分析的快速拉格朗算法FLAC3D程序,由于具有强大的数值模拟分析功能,可以模拟多种结构形式的地质体,因而广泛应用于各种岩土工程问题。本文结合国家某重点交通项目,采用快速拉格朗算法FLAC3D程序对多层采空区条件下的某路堑边坡稳定性进行了评价,主要包括开挖、注浆和锚固等工况下路堑边坡的应力和位移分析。分析结果表明,采空区经过处理后的路堑边坡是稳定的,FLAC3D应用于多层采空区条件下的路堑边坡稳定性评价是可行的。     

各向异性场地动力特性的地微动研究

采用非均匀横观各向同性层状介质模型模拟半空间之上的层状场地,对垂直入射的剪切波引起的地面响应进行了模拟.考虑震源特性的影响,分析了不同深度位置两种不同卓越频率的入射子波的响应,结果表明,非均匀横观各向同性层状场地的地震动响应具有明显的各向异性特征,并且随着震源特性的不同而变化.以某场地实测资料为例,计算了场地E-W向和N-S向的Nakamura谱比及小波谱,表明该场地的地微动频谱特性具有各向异性特征.场地微动水平方向的振动位移图分析进一步表明,场地振动具有优势方位,场地动力特性具有各向异性.在数值模拟和试验观测的基础上,提出了场地微动各向异性及各向异性主轴的概念,分析了场地微动各向异性主轴及各向异性机制.     

开挖过程中遮帘式板桩码头结构变形二维数值模拟

借助大型通用有限元软件ABAQUS,以京唐港区32#通用散货泊位为工程实例,根据现场原型观测试验,对代表性断面进行选取、简化,建立相应的二维模型进行数值模拟计算,给出了遮帘式板桩码头开挖过程中变形形式的模拟方法,并将数值模拟结果与现场原型观测实验数据进行了对比。研究结果表明:1在不考虑剩余水头和堆载影响的情况下,数值模拟计算的变形结果与现场原型观测的变形结果比较接近,基本可以反映这种新型结构构件在水平向与竖向的变性特性;2两者对比的结果验证了本文所提出的开挖模拟方法的合理性。     

人为泥石流起动及产沙放水冲刷实验——以神府-东胜矿区为例

神府东胜矿区位于黄土高原北部干旱半旱过度地带。由于煤田的大量开采，诱发了大量的环境问题，尤以人为泥石流最为严重，本文以神府－东胜矿区人为泥石流为研究对象，采用人工放水冲刷模拟的方法，分析了坡面型和沟谷型泥石流源地松散体起动、产沙、泥石流过程的特性，所得结论为：（１）放水历时长，强度大，有利于泥石流的形成；（２）弃土石渣起动，是该区泥石流固体物质的主体；（３）沟道型泥石流放水冲刷模拟实验，便于观测石     

湖北远安盐池河1980年“6.3”山崩灾难成因分析

1980年6月3日,湖北省远安县盐池河磷矿发生大规模山崩,造成284人死亡。该文分析认为,山崩是在地形、岩性、构造、采矿和降雨多因素作用下形成的,大规模磷矿采空区的悬板张拉作用是山体顶部开裂的主要因素,顺倾软弱带的强度弱化是开裂山体滑移的根本原因。通过建立盐池河山崩地质模型和力学模型,结合变形监测资料分析,建立了顺倾山体开裂力学判据和开裂后山体滑移力学判据。从减灾文化建设角度,探讨了当事人、管理干部和技术专家在盐池河山崩灾难防范过程中的经验教训和防灾启示,可为闻者戒。     

粤赣高速公路K3边坡光纤监测与数值模拟对比分析

本文采用基于FLAC3D软件的数值模拟方法,对粤赣高速公路K 3边坡工程锚杆的应力应变状态进行数值模拟,分析了全长粘结式锚杆的荷载传递机理;根据运用基于自发布里渊背向散射原理(BOTDR)的分布式光纤应变传感技术对锚杆的轴向应变进行的监测数据,分析了工程锚杆的变形特征。数值模拟与实测数据的对比分析表明,模拟曲线与监测曲线反映的工程锚杆的变形特征具有较高的一致性,验证了应用FLAC3D有限差分软件模拟锚杆-框架体系应力应变特征的合理性,以及基于BOTDR的锚杆应变分布监测的可行性。     

缓倾斜煤层孤岛工作面巷道底鼓机制及控制

针对缓倾斜煤层孤岛工作面回采巷道底鼓严重的状况,以庞庞塔矿5煤107工作面运输顺槽为研究背景,测试了顶底板的矿物成分、微观结构,利用物理模拟研究了底鼓机制,结果表明:①107工作面运输顺槽底板以高岭石为主,膨胀性岩石成分较低,岩石内部空隙较少,结构致密,强度高;②107工作面运输顺槽底鼓属于挤压流动性底鼓,掘进期间发生的是浅部岩层整体弯曲,在采动超前支承压力影响阶段,底板上位坚硬岩层超过其抗弯强度而发生破断,下位软弱底板解除约束,变形急剧增加,帮角出现裂隙,底板变形出现剧烈变形区、受限变形区、变形过渡区;③107工作面运输顺槽底鼓机制为:坚硬底板在高应力下的挤压流动是造成底鼓的主要原因,缓倾斜煤层巷道底板存在三角煤和底板岩石中存在少量膨胀性岩石对底鼓影响较小。针对性提出了采用开挖卸压槽释放压力方式进行底鼓治理,现场实测表明所提措施可有效降低巷道底鼓量。     

室内火灾升温过程的随机性研究

火灾升温的参数化模型由两部分组成,即升温段持续时间的确定和升温过程的函数关系。升温段持续时间是随机变量,升温过程是随机过程。随机性参数的概率密度函数复杂,用解析方法推导升温段持续时间和升温过程的概率分布类型和概率特征比较困难。本文运用Monte Carlo方法和数值方法研究了参数化模型升温过程的随机特性;给出了升温段持续时间的概率模型、升温过程的均值函数和方差函数,并利用区域模拟验证了基于参数化模型的火灾升温概率模型的有效性。     

威远县地质灾害生成特点与防治措施

威远县位于四川盆地中部红层丘陵区,近年来,地质灾害频繁,直接经济损失90.65万元。截至2006年5月,县域内共发现地质灾害隐患点189处,灾害类型有滑坡、崩塌(危岩)、潜在不稳定斜坡、采空塌陷和泥石流等[1]。地质灾害分布在高陡且节理较发育的边坡、有软弱层分布的地层、海拔高程在320~700 m的低山、深中丘区、威远背斜南东翼,及人类工程活动如矿山开采、公路建设较频繁的地段。灾害规模小,险情小,危害程度为轻到中等[2],发生时间主要集中在每年5-9月份的暴雨期。针对县域内地质灾害的分布特点及形成特征,采取的防治措施主要有避险搬迁、工程治理、监测预警等[3],共确定62处受灾害威胁需避险搬迁的农户183户计710人,灾害点治理13处、监测预警114处。     

恭城—栗木断裂带的应变特征与变形环境探讨

通过系统的有限应变测量与差异应力估算,探讨了恭城—栗木断裂带的应变特征与变形环境,以其推动该断裂带的研究向更深层次发展。结果表明:①付林指数K的变化范围为0.32～1.67;应变主轴平均方位为276°∠21°,与断裂带的整体逆冲方向基本一致;断裂带的平均应变程度为2.26～3.00,属中等应变程度;断裂带的应变类型属压扁型应变与单剪型平面应变的一种复合叠加类型。②断裂带的差异应力值为40～80 MPa,变形深度小于10 km,属半脆性—半韧性的变形域。③断裂带的应变特征与变形环境及宏观构造样式基本吻合。     

郯庐断裂带江苏段第四纪活动特征及其动力学背景探讨

本文通过对郯庐断裂带江苏段开展的野外调查、深部构造和运动学特征等方面的研究,结合近年来最新的研究成果,对郯庐断裂带江苏段的第四纪活动特征及其动力学背景进行了探讨.邦庐断裂带江苏段第四纪活动具有东强西弱、北强南弱的特征;郯庐断裂带第四纪的逆冲活动主要受西太平洋弧后扩张的动力学因素控制;南华北与北华北地块深部构造特征和新构...