综放采场顶煤压裂机理的实验研究

采动岩体裂隙演化规律的定量描述是岩石力学的重要课题之一。通过模拟支承压力对硬煤、软煤和中硬煤300 mm×300 mm×300 mm大煤样的压裂过程,运用分形几何理论研究了顶煤在支承压力峰值前后作用下裂隙的演化规律。研究结果表明,裂隙分维和支承压力具有良好的多项式定量关系。同时得出了基于损伤力学的顶煤压裂本构方程,为综放开采数值分析、工艺及参数选择提供了科学依据。     

分形节理粗糙度对应力状态影响的研究

根据Weierstrass函数人为地建立具有分形结构的节理模型来模拟节理剖面的粗糙性，通过试样的单轴压缩实验，在弹性理论的框架内对实验数据进行了统计分析。结果表明分形维数成为反映节理变形、强度、应力状态等的恰当统计特征量，这为研究岩石力学性质提供了一个新的方法。     

岩体节理产状极点分布的分形维

40多年来人们一直关注岩体节理产状分布的研究,但由于岩体节理产状呈现出双变量参数的复杂分布,因此准确地描述节理产状的特征及在实际岩石工程中的应用都很不成熟。据此,采用传统的下半球Schmidt等面积投影网与分形几何知识及计算机编程技能结合的方法,研究岩体节理产状空间分布的几何特征,给出岩体节理极点在下半球Schmidt等面积投影网中的分形维,总结出岩体节理极点分形维分布的基本规律,即节理极点较多的优势组其分形维值一般也较高。但节理极点产状的分形维还与该组节理产状分布的范围有关,产状分布范围越大,分散性越高,其所对应的分形维也越高。提出了节理产状在分布上存在分散度的概念,认为岩体节理极点分布分形维可表示与产状分布分散度的特征,并通过一个实例来讨论和分析上述研究成果。     

煤体振动后力学性质变化规律的试验研究

通过实验研究了煤体受振后力学性质的变化规律。采用分形几何的方法，研究了煤体在受振后裂隙的变化规律，发现受振后煤体的分形维数增大，表明小尺度的煤体裂隙增加，且经过一定的振动时间后，分形维数趋于稳定；研究了振动对煤体力学性质的影响，发现受振后煤体的抗压强度、弹性模量和降模量降低，且受振时间越长或初应力水平越高，振动对煤体力学性质的影响越明显。     

多层轻钢住宅纯框架结构体系研究

对目前国内常用的轻钢结构住宅体系的特点及设计原则进行了介绍,并指出轻钢住宅设计中所存在的问题。通过对某轻钢住宅设计实例的研究,表明框架柱采用方钢管截面,梁采用组合梁,且采用6m×8m的大柱网布置可以更好地体现轻钢住宅的优越性。     

Coagulation dynamics of fractal flocs induced by enmeshment and electrostatic patch mechanisms

The size and structure of flocs during floc formation were monitored for various coagulation mechanisms. Two distinctive mechanisms, namely, enmeshment and electrostatic patch, govern the dynamics of kaolin particles coagulation by polyaluminum chloride (PACl). They were investigated by small angle static light scattering (SASLS) and solid-state ²⁷Al NMR. In addition, a novel wet SEM (WSEM) was used in-situ to image the morphology of the aggregate in aqueous solution. Synthetic suspended particles were coagulated by two PACl products, a commercial product (PACl) and one laboratory product (PACl-E). The PACl-E contained more than 60% Al₁₃ while the PACl contained only 7% Al₁₃, with large percentage of colloidal Al. For coagulation by PACl at neutral pH and high dosage where the strong repulsion between particles occurs, the enmeshment ruled by reaction-limited aggregation (RLA) results in larger sweep flocs as well as higher fractal dimensional structure. For coagulation by PACl-E at alkaline pH and low dosage, the flocs were coagulated predominately by electrostatic patch with Al₁₃ aggregates. At such condition, it is likely that diffusion-limited aggregation (DLA) predominately rule PACl-E coagulation. The fractal dimension (D_s) values of PACl and PACl-E flocs formed at enmeshment and electrostatic patch increased with dosage, respectively. When breakage of flocs occurs, the breakage rate of PACl-E flocs is slower than that of sweep flocs. By WSEM imaging, the adsorption of spherical Al precipitates onto the particles was observed to form sweep flocs with a rough and ragged contour, while the PACl-E flocs were formed with a smooth and glossy structure.     

横向振动评估木结构建筑用规格材弹性性质

经Timoshenko梁方程推导出了以自振频率为变量的自由-自由梁横向振动弯曲弹性模量和剪切弹性模量的求解方程.通过对规格材动态振动和静态弯曲测试研究,发现用这种动态测试方法对规格材弹性性质进行预测效果较好,总回归方程相关系数在0.7以上,可以在实际中用于对足尺规格材的弹性性质进行动态评估.     

饱和嵌入维数确定最大Lyapunov指数的准则探讨

基于对大量砂岩试样裂隙系统的MTS全应力–应变时间序列的非线性动力学分析,构造单位阶跃函数并引入到最大Lyapunov指数LE1的判别模型中,建立了确定LE1的新准则。新准则充分考虑LE1-m关系中普遍存在的阶跃现象,更符合确定LE1的理论条件。新准则确定的LE1与传统准则的解释结果比较,偏离幅度巨大,使得对系统稳定性程度的混沌判别结果迥异,并且LE1的正负号会因此改变,导致对系统所处状态的定性评价不同。研究成果在一定程度上克服了传统准则确定LE1鲁棒性较差的缺陷,对混沌动力学基础研究具有一定的理论意义。     

煤与瓦斯突出多尺度预测研究

采用分形几何学手段，从煤田、井田、采区等3个尺度上，研究了地质构造的分形特征，并将构造分维数与瓦斯突出危险性程度作了对比分析。结果表明，在不同尺度上，地质构造均具有分形特征，构造分维数与瓦斯突出危险性间存在正相关关系，为煤与瓦斯突出分形预测研究提供了初步的理论基础。     

三维激光扫描对构筑物的采集和空间建模

三维激光扫描测量具有速度快、效率高、实时性强等特点。本文首先给出了三维激光扫描的基本工作原理和三维数据采集的空间定位原理。为保证数据采集的精度和点云数据三维建模的可靠性,给出了详细的包括外业和内业的工作流程。作为实施,以同济大学孔子像为例,给出了三维数据采集、空间建模、空间量测和特征提取的基本方法和结果,并对涉及的精度评定作了简单讨论。