基于摄影测量视觉方法相似模拟试验自动监测研究

为解决矿山相似模拟试验过程中测量自动化程度低、计算复杂、精度差等问题,提出了一种基于摄影测量计算机视觉方法,实现矿山相似材料模型自动监测的方法,该方法通过设计编码标志,实现对模型监测点的自动识别。鉴于矿山相似材料模型多为平面模型的事实,给出通过计算机视觉单应矩阵变换和基于物方的聚类匹配,实现对相似模拟模型自动变形观测,通过某大倾角厚煤层走向长壁综放相似模拟试验,验证了该方法的有效性。结果表明:所给方法除自动化程度高外,测量结果与全站仪所测监测点的平面精度相差0.001 m左右,所测位移场的下沉与水平移动均与实际变形情况一致,满足矿山岩层和地表移动相似模拟试验测量要求。     

深井围岩固流耦合相似模拟材料力学参数多元线性回归预测分析

深井围岩固流耦合相似模拟材料饱水状态下的单轴抗压强度(Rc)和弹性模量(E)是固流耦合相似模拟试验中的重要指标,为了研究该模拟材料饱水状态下的性质,通过实验室单轴压缩和不同应力渗透系数等物理学测试,验证固流耦合相似材料与深井岩石模拟的相似性,并将实测自然状态下相似材料的Rc、E与单位体积吸水率作为操纵变量,用于统计预测饱水状态下相似材料的Rc和E,基于多元线性回归理论,建立了相似材料的Rc和E值的多元线性回归预测模型。经F检验和t检验的计算结果证明,回归模型取量得当,模拟性强。     

突出煤层相似材料配比模型构建的正交试验研究

突出煤相似材料是进行煤与瓦斯突出模拟试验的基础,突出煤相似材料需综合考虑力学特性、吸附解吸特性和孔隙特性等方面与原煤的相似性。为解决目前煤与瓦斯突出相似材料与原煤相似度不高的问题,选取水泥比例、沙子比例和成型压力为3个主要影响因素,通过正交试验和单因素试验方法研究各因素对相似材料单轴抗压强度、弹性模量、吸附CO2和CH4时的放散初速度以及孔隙率的影响。试验结果表明,相似材料单轴抗压强度和弹性模量随水泥比例和成型压力的增大而增大,放散初速度随水泥比例和沙子比例增大而减小,孔隙率随成型压力增大而减小。通过方差分析及多元线性回归分析,获得相似材料3个影响因素与试验指标之间的量化关系,构建了突出煤相似材料多因素配比模型,依据该模型可获得目标相似材料的配比数据,通过试验验证得到该配比模型在力学指标方面的误差在20%以内,放散初速度及孔隙率方面的误差在10%以内。最后,采用构建的相似材料配比模型制作突出型煤,利用自主研制的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统成功开展了高应力作用下的煤与瓦斯突出模拟试验,进一步证实了配比模型的可靠性。     

相似材料模拟试验中的误差补偿理论

在相似材料模拟试验模型铺设过程中,实际铺设模型与设计要求的理论模型相比,总会存在一定的误差,故相似材料模拟试验结果也就会产生相应的误差.以岩梁理论和弹性力学为基础建立了相似材料模拟试验的误差补偿理论.经过误差补偿可减少模拟试验误差,从而可以实现相似材料试验结果由定性向定量的转化.     

相似材料平面应变矿压模拟装置

为满足采矿工程及其它岩土工程的需要，用相似材料模拟矿山压力的研究得到迅速发展，尤其在平面模型模拟方法，针对目前平面模型的现状与发展，本文提出了一种大型平面应变相似材料模拟装置。     

物理模拟在煤矿水文地质计算中的应用

底板突水型岩溶裂隙或裂隙煤矿床在我国分布广泛。本文研究了用物理模拟,主要是用网络模拟来预测这类矿床坑道涌水量的方法。主要内容有:建立突水点渗流场的水文地质计算模型和有关参数的计算公式;在平面网络节点上模拟存在空间层流和紊流的突水点的方法;各向异性的模拟方法。最后用实例说明了这种模拟方法的具体步骤和计算结果。     

采场支承压力分布及发展规律的研究

利用相似材料模拟手段，研究采场工作面推进过程中矿山压力受采动影响的范围，应用压力拱模型求出了采场支承压力与工作面推进步距之间的关系，同时应用压力拱模型对应力集中问题进行了探讨，计算结果与实验结果符合较好。     

基于单视影像的相似材料模型位移监测研究

目前,相似材料模拟实验中,模型位移监测的自动化程度低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于单视影像的相似材料模型位移监测方法。首先,利用严格的畸变校正模型对普通数码相机采集的模型影像进行校正;然后,提出一种基于阈值分割和局部边缘检测的最小二乘椭圆圆心检测方法对模型标志点中心精确提取;最后,基于直接线性变换模型对标志点进行坐标空间转换,并引入Ceres-solver解算器对转换参数进行平差优化,得到精确的标志点物方坐标及其形变量。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型标志点的高效、精确提取,与近景摄影测量结果相比,X,Y向点位测量中误差均为0.5mm左右,解算形变场与实际观测情况一致,满足矿山开采相似模拟研究中地表及岩层内部位移监测的要求。     

地下水污染物运移水动力参数确定的线性逼近法

将示踪剂理论与实际观测值之差最小作为目标函数 ,通过线性逼近的方法 ,将非线性最优化问题化为线性的 ,采用一维搜索的手段 ,确定其最优解 ,并应用于一实例。经比较 ,线性逼近法运用于确定地下水污染物运移水动力参数 ,具有需要资料少 ,结果可靠等特点 ,具有一定的实用价值     

高深溜井悬拱堵塞相似试验研究

针对矿山高深溜井矿石悬拱导致溜井堵塞的问题,以眼前山铁矿2#主溜井为工程背景,用极限平衡法分析了矿石成拱机理,并利用亚克力管构建相似模型,综合含水率、材料级配等参量,对溜井卸矿进程进行模拟.通过观察放矿过程中料头的凝结状态,总结含水率、材料级配及料头高度对矿石成拱的影响规律.结果表明,利用亚克力管的相似模拟结果与实际情况较为符合,验证了相似模拟的可靠性.研究结果对矿山高深溜井成拱堵塞的防治具有一定指导意义.     

恒温恒湿实验室铺设相似模型适宜温湿度值设定方法

相似材料模拟是矿业领域研究岩层移动重要的手段。考虑到温度及湿度会影响原型与模型的相似度,故为了降低温湿度对相似材料模拟结果的影响,提高模型结果的可靠性,建议在恒温恒湿实验室铺设。但是如何设置合适的温湿度值是一个亟待解决的问题。首先根据相似材料试件试验揭示了相似材料的强度时变特征,在此基础上,设计出4种温湿度试验环境方案,基于恒温恒湿实验室进一步探索了温湿度对试件含水率的影响。研究表明:温度和湿度会影响相似材料含水率,进而影响相似材料强度的变化率,可通过设置合适的温湿度值来减缓相似材料模型的强度变化,从而提高模型与原型的相似。在上述研究成果的基础上,提出了恒温恒湿实验室铺设相似材料模型适宜温湿度值设置流程。研究成果对于促进恒温恒湿实验室建设、提高相似材料模拟结果具有理论与实践意义。     

裂隙岩体渗流水-岩耦合数值分析

以单条平直裂隙中的水流运动规律和裂隙网络渗流模型为基础，介绍了裂隙岩体渗流场与应力场耦合非线性分析的基本原理以及两场耦合的数学模型，并说明了耦合计算方法及步骤，运用算例，通过对比分析耦合及非耦合两种情况下的渗流场等值线图，说明了在渗流场必须考虑水-岩耦合作用。     

湿度应力场作用下煤矿穿膨胀岩钻孔缩径规律研究

针对煤矿穿膨胀岩钻孔遇水缩径问题,本文基于湿度应力场理论,借助有限元分析程序,通过引入湿度修正系数ψ(w),推导出了综合考虑围岩遇水软化和膨胀特性的钻孔孔壁位移修正解析解。并结合数值模拟软件ANSYS和相似模型实验,研究和分析了湿度场和地应力场对钻孔缩径变形的影响。结果表明,随着钻孔围岩含水率的增加,钻孔孔壁位移呈非线性递增,钻孔孔壁呈两端粗中间细的"哑铃形",钻孔中部为孔壁最大径向位移处;含水率变化引起的岩性软化对钻孔缩径影响显著;随着地应力的增大,钻孔孔壁位移呈线性增加,增幅较小;湿度场和地应力场对煤矿穿膨胀岩钻孔缩径都产生不可忽视的影响,就影响程度来看,湿度场影响最大,地应力场次之。     

三维激光扫描监测相似材料模型含水率研究

相似材料模拟是研究岩层移动与破坏的主要手段,相似材料模型的含水率与模型强度密切相关。高效监测相似材料模型含水率变化是相似材料模拟试验是否成功的关键。探讨了采用三维激光扫描技术进行相似材料模型含水率监测的可行性。首先分析了激光反射强度值与相似材料含水率之间的关系,进而讨论了三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度。研究表明:激光反射强度值对相似材料含水率较为敏感,两者之间为指数关系,三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度可达到0.23%,能够满足相似材料模型含水率监测的精度要求,为相似材料模型含水率监测提供了一条新途径。     

地质力学模型试验的相似材料

正确选择相似材料是能否正确模拟地质力学模型的关键。归纳了当今国内外地质力学模型相似材料的研究现状,指出了常用相似材料的优缺点。详细地阐述了影响相似材料的因素,其中粘结剂的性能起主要控制作用。介绍了测试相似材料力学特性的方法。     

龙马矿相似材料模拟实验

相似材料模拟是科学实验的一种,这是人们探讨和认识地压规律的途径之一,按矿山实际原型,按一定比例缩小做成模型,然后在模型中开挖巷道模拟采场工作,观察模型的变形、位移、破坏和岩层移动等情况。据此分析,推测原型中所发生的情况。     

地质力学模型试验的相似材料

正确选择相似材料是能否正确模拟地质力学模型的关键。归纳了当今国内外地质力学模型相似材料的研究现状,指出了常用相似材料的优缺点。详细地阐述了影响相似材料的因素,其中粘结剂的性能起主要控制作用。介绍了测试相似材料力学特性的方法。     

井眼破坏过程的数值模拟

井壁稳定问题带有普遍性,在世界许多油田都存在,对于井壁失稳的力学研究,是研究井壁稳定问题的重要方法.随着计算机运算速度的提高和数值算法的成熟,一些边界条件复杂难以求出解析解的井壁稳定力学模型,可以使用数值算法方便的得到该问题的近似解,并能满足工程上的需要;同时可以使用图形方法输出数值计算结果,加深我们对井眼周围的应力场和位移场的直观认识.Flac3d是一个利用显式有限差分方法求解的岩土、采矿工程中进行分析和设计的三维连续介质程序,主要用于模拟土、岩、或其他材料的非线性力学行为,可以解决众多有限元程序难以模拟的复杂的工程问题,可以使用它来方便的求解井眼附近的力学问题.     

相似材料平面应变矿压模拟装置

为满足采矿工程及其它岩土工程的需要，用相似材料模拟矿山压力的研究得到迅速发展，尤其在平面模型模拟方面。针对目前平面模型的现状与发展，本文提出了一种大型平面应变相似材料模拟装置     

矿井冲击地压模拟研究及应用

根据冲南叶压失稳理论和模拟试验相似理论，提出了一个模拟冲击地压的新相似系数Ｅ／λ。研制了可进行冲击地压模拟试验的系列脆性破坏相似材料。进行了巷道断层和采场冲击地压的模拟试验。这些试验不仅揭 法了冲击地压现象，而且还证明了提出了相似系数是正确的，研制的模拟冲击地压相似材料是可行的。