便携式汽车发动机检测装置的设计

本设计是以SEP4020为控制芯片,以μC/OS-II为实时操作系统来管理各个任务,移入了μC/GUI来完成TFT彩色液晶屏的操作,加入FAT32文件系统来对SD卡的数据存储功能进行操作,以TLC2543作为数据采集模块的多通道便携式发动机检测装置.实现了数据的实时采集,数据的显示和存储功能.该设计具有结构简单,易于实现,操作方便,效率高,实时性强,移动和通用性好的特点.     

考虑地震动行波效应的大型岩体地下洞室动力非线性反应分析

水电站地下厂房岩体洞室具有高边墙、大跨度和长轴线的特点.通过进行大量的数值模拟工作,研究这类长轴线(线长度为300～400 m)大型岩体地下洞室在不同地震动幅值的一致激励和行波激励作用下的动力非线性响应.数值计算中,洞室岩体采用弹塑性损伤本构模型,同时考虑几何大变形非线性效应.对比分析一致与非一致2种地震动输入情况下该岩体洞室的动力响应.研究结果表明,对于具有同一频谱特性的地震动而言,地震动幅值对于地下洞室地震响应起决定性作用;当地震动幅值较小时(地震动幅值＜0.1 g),地震动行波效应对地下洞室的地震反应影响不大;当地震动幅值较大时(地震动幅值＞0.2 g),地震动行波效应会显著增加地下洞室的损伤破坏.因此,在进行类似的地下岩体洞室设计和地震动安全评价时,对于建在烈度较低区域的岩体地下洞室,可以不考虑地震动行波效应的影响,而对于建在烈度较高区域的岩体地下洞室,则应考虑地震动行波效应的影响.     

鄂尔多斯矿区小煤柱沿空掘巷冲击地压机理

以门克庆煤矿11-3106回风巷掘进期间的矿压动力显现为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,对鄂尔多斯矿区厚硬岩层条件下小煤柱沿空掘巷冲击地压机理进行研究。研究结果表明：由于煤层顶板上方存在较厚硬岩层,当煤体开挖后,顶板岩层依旧具有一定承载能力,使得岩层在滞后一定时间以后才会出现较大形变;巷道顶板运动趋势出现一定的滞后性,通过判断巷道顶板的下沉幅度,明确了下沉最为明显的区域为滞后掘进工作面25～53 m;微震事件集中区域以及巷道顶板的变形量主要集中在滞后掘进工作面20～60 m区域,理论分析计算区域与现场实际相符。此外,基于掘巷期间矿压显现主要影响区域提出相应的卸压、支护措施,保障了现场施工的高效和安全。     

高压空气冲击煤体增透技术实验研究

煤层渗透性是矿井瓦斯抽采及瓦斯突出防治的重要参数,而高压空气冲击煤体技术为提高低透气性煤层的渗透性提供了新的思路。该技术与炸药深孔爆破有较大的区别,其免去了较多的潜在危险。对所选取的海州煤矿和艾友煤矿的煤样进行抗压实验和高压气爆实验,记录煤样的物理参数和实验参数,测试计算了高压气体冲击煤体前后煤层渗透率的变化规律,结果表明:气爆后煤样的渗透率总体增大,平均增加了81%以上;高压气体的压力越大,煤样气爆后渗透率的增量越大。根据海州矿10组煤样气爆后渗透率的增量与气爆压力,经回归分析,煤样气爆后渗透率的增量Δk与气爆压力p呈幂函数关系,Δk=2×10-13p11.148。这些规律为高压空气冲击煤体增透技术在现场的实际应用提供了理论依据。     

强震诱发单一弱面斜坡塌滑有限元模拟

 基于汶川大地震形成的崩塌滑坡数量多、分布密度大、影响面积大等特点,分析复杂结构斜坡地震力作用下的破坏机制,给出斜坡中某点在微震和强震作用下的应力–应变曲线。指出在地震力作用下斜坡会产生附加应力,其与原始应力叠加形成总应力,当总应力超过岩体的抗拉强度时发生拉张破裂,并给出拉张破裂的判据。用有限元模拟了单一弱面斜坡强震作用下的拉张破裂过程。结果表明：当第一主(拉)应力大于等于岩石的抗拉强度时,岩体发生拉张破裂,不能再承受拉力,但可承受压力;如果总应力状态满足塑性屈服准则,则发生剪切破坏;在地震动力作用过程中,拉张破裂区不断累加,即在松动区的松散程度和松散范围都在增大;在地震动力作用下,含有弱面的斜坡很容易沿弱面发生拉张破裂。     

单轴压缩湿土样最大剪切应变场数字图像相关方法结果的统计分析

研究了单轴压缩湿土样沿剪切带方向的最大剪切应变的均值和标准差以及剪切局部化区域尺寸的演变规律。为了深入揭示土样剪切带萌生的过程,根据纵向应变较高时清晰剪切带所处位置在土样上布置测线,对由数字图像相关方法获得的结果进行双三次样条插值,从而获得测线上光滑性较好的最大剪切应变分布。研究发现,随着纵向应变的增加,沿剪切带方向的最大剪切应变由低值多峰向高值少峰转变。测线上最大剪切应变发生突增的点、局部高值点及低值点均有可能发展成为主峰。测线上最大剪切应变的均值和标准差随纵向应变的演变规律在总体上均呈上凹形,但当纵向应变较低时,二者均呈线性。以上述两种统计量线性规律丧失所对应的平均最大剪切应变作为剪切带萌生的条件。随着纵向应变的增加,土样中发生剪切局部化的区域越来越大。欲达到相同的剪切局部化区域尺寸,含水率高的土样所要求的纵向应变较高。当纵向应变较高时,含水率高的土样的剪切局部化区域尺寸比含水率低的土样要大,这与其塑性变形阶段较长有关。     

煤体单轴压缩感应电荷时频演化规律与失稳破坏电荷评价指标

为了有效预测预报煤岩破坏所引起的动力灾害,介绍了受载煤体变形破坏电荷产生机理与感应电荷监测原理,开展了煤体单轴压缩过程感应电荷监测实验,采用基于假设原理的Lilliefors检验方法研究了有效电荷产生的初始时刻,获得了煤体破坏演化过程的应力与感应电荷的时序共性特征;研究了加载前期与破坏后期电荷信号的频域特征,设计了基于FIR方法的低通滤波器,得到了滤波后的有效电荷信号;基于煤体破坏演化过程的电荷时频特征,构建了失稳破坏电荷评价指标;开展了井下有、无动力显现的电荷监测试验,使用研发的本质安全型电荷监测仪验证了监测动力破坏现象的有效性。综上研究结果表明:Lilliefors检验方法能够判识煤体加载初期所产生的有效电荷信号,得到了压密阶段基本为白噪声信号,弹性阶段会产生不易识别的、少量的、且与白噪声混合的低幅值有效电荷信号,弹塑性过渡阶段会产生易于辨识、幅值相对增大且连续性较差的电荷信号,塑性阶段与破坏阶段的有效电荷信号随应力降次数增多而增多,随应力降幅度增大而增大,两阶段的电荷信号波动幅度较为剧烈,高幅值电荷信号连续性较强;通过时频变换,得到电荷信号白噪声主频不小于50 Hz,煤体破裂所产生的电荷信号主频不超过15 Hz,设计的FIR低通滤波器可有效降低噪声信号,能保留高幅值与高波动性的电荷信号;建立的电荷累积量、平均电荷强度、电荷变异系数3种评价指标,它们均能良好地反映出煤体的破裂状态,平均电荷强度还可反映出煤岩体的应力水平,变异系数能更加准确地识别煤体进入加速破坏阶段的前兆点;在采动影响下现场各测点的电荷变异系数与平均电荷强度明显比无采动影响的数值更大,电荷变异系数随着远离工作面而逐渐减小,平均电荷强度在超前工作面支承压力峰值影响范围内达到最大值,说明电荷法能够有效监测巷道的动力破坏情况,可为煤矿动力灾害预警提供一种新的监测手段。     

基于响应能量和无响应时间的冲击危险性动态评价技术

煤岩冲击危险性评价的研究在煤矿安全生产领域引起广泛关注,已有多种静态评价方法指导现场防冲工作。一方面,对于冲击地压的致灾机理和影响因素目前尚未完全掌握;另一方面,伴随着开采活动,煤岩冲击危险性是动态变化的,因此静态评价方法不足以解决井下煤岩冲击危险性评价的问题。而基于现场监测的冲击危险性动态评价技术对于井下安全生产活动具有更强的参考性。依据统计损伤力学原理,对煤岩受载条件下的能量演化行为进行分析,发现累积能量释放速率对时间的响应具有临界敏感性,即在煤岩临近灾变时,累积能量释放速率会激增。此外,依据统计学原理,复杂系统处于正常状态(无危险性)的行为应该占据较大概率,非正常状态(有危险性) 的行为应该占据较小概率,故某一时刻系统行为偏离正常状态的程度实际上反映了其自身所处危险状态的变化。基于以上原理,初步建立了以响应能量异常系数和无响应时间异常系数为指标的冲击危险性动态评价的微震技术,对短期预警或临震预警展开尝试。最后在典型冲击地压矿井已有微震数据基础上,进行了现场验证。研究结果表明,微震累积能量释放速率可直接反映煤岩所处冲击危险状态;缺震时间频次分布规律满足正偏态分布;在此基础上构建的两个异常系数指标相互结 合能够实现对现场冲击危险性的实时连续评价;基于统计学原理,随着开采活动的进行,对冲击危险性指标的阈值进行动态修正,保证动态评价结果更为灵敏、准确,这一思想可应用于其他动态评价技术中。     

东明矿非工作帮滑坡机理及控制技术

从工程地质、水文地质条件及影响边坡稳定的主要因素等方面对东明矿非工作帮滑坡机理进行了分析,初步得出此次滑坡是断层破碎带、降雨、地下水的变化等因素耦合作用所诱发的边坡失稳,并针对东明矿生产实际制定了滑坡区控制技术方案。     

钻杆推力法预测冲击地压的实验研究

为准确预测预报矿井冲击地压,采用钻杆推力法来判断煤矿冲击地压危险性。通过建立钻进煤层过程中钻杆的动力学模型,得出钻杆推力与煤体应力的关系,利用自主研制的钻杆推力实验测试系统,在实验室测试了不同煤体应力下推力值的变化规律。实验结果表明:随着钻进深度的增加,推力值呈现先增大然后稳定再逐渐减小的规律;在相同钻机及钻具条件下,在矿井下进行原位钻孔实验,分析实验数据发现,钻杆推力与煤体应力、钻屑量有较好的对应关系,充分证明了利用钻杆推力预测冲击危险性的可行性。研究结果为煤矿冲击地压等动力灾害的预测预报和危险区域的判定提供了一种方法,可作为预测冲击危险性的参考性指标。