基于属性识别理论的金属矿山采空区塌陷灾害风险评估

采空区塌陷灾害风险评估是保证矿区安全生产的关键,基于改进的属性数学理论建立了采空区塌陷危险性评价模型,评估了采空区塌陷灾害的风险等级。首先选取地质因素、力学性质、空区参数和施工因 素作为属性评价的一级指标;其次利用重要性原则及可获取的难易程度,将4个一级指标划分为14个二级指标;然后利用层次分析法对属性评价指标分配权重,进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数 来计算单指标属性测度并改进综合属性测度;最后,将数值模拟方法应用于采空区塌陷风险评估中,利用FLAC3D软件建立了采空区及其围岩的三维仿真模型,分析了塑性区的分布规律。根据上述思路,基于构建的风 险评价体系和置信度准则,对弓长岭矿区现场参数进行了工程验证,评估的塌陷危险性等级为C2,表明该采空区具有中等危险性,评价结果与现场实际条件吻合较好,验证了该评价模型的可靠性。     

基于改进TOPSIS方法的甚长波发信台最优选址问题

为解决甚长波发信台新台选址问题,增强对水下潜艇指挥与信息的保障能力,构造一套符合工程实际的台址选择要素和模型体系,提出融合熵权法的改进优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)。为验证选址模型和方法的科学性和有效性,对新台选址案例进行试验研究。通过对包含8个评价指标的8个备选地点进行综合排序,给出完整且具有实际指导意义的实施方法,为辅助甚长波发信台的选址决策提供理论和方法支撑。为探究不同的TOPSIS改进方法对甚长波发信台最优选址问题最终排序结果的影响,使用随机生成的案例进行分析。结果表明,合理选择距离计算方法对于候选点排序具有重要影响。     

示踪试验分析方法在地下工程水害治理中的应用研究

 为查明地下水补给与运移规律,指导地下工程涌水注浆治理设计与施工,将用于大区域水文特征研究的水文示踪试验方法引入到地下工程涌水治理中。研究紫外光谱扫描精确测定超低浓度有色示踪剂的试验方法与数据分析技术,提出地下工程涌水区域的水力连通时间、补给相关系数、裂隙空间体积、地下水流速及压力等水文信息的获取方法;基于水文示踪试验数据分析结果,建立注浆治理中注浆材料选择依据与注浆参数确定方法。以某铁矿涌水工程治理为例,详细阐述水文示踪试验在涌水工程治理中的应用方法、数据处理过程及应用效果,希望对类似工程具有一定的借鉴意义。     

基于黏度时变性的水泥–玻璃浆液扩散机制研究

工程地质灾害治理中,注浆是最常用的方法,浆液的扩散运移规律对工程设计和施工具有重要的意义。采用SV振弦式黏度计测定水泥–玻璃(C-S)浆液的黏度时变性,通过函数拟合获得黏度函数曲线;采用广义宾汉流体本构方程,推导C-S浆液在单一平板裂隙中的压力分布方程;通过平板裂隙注浆模拟试验研究,分析定注浆流量条件下的C-S浆液扩散的压力场分布规律;运用数值计算方法,研究定注浆速率条件下的浆液扩散形态及压力场时空变化规律。结合理论分析、模拟试验和数值计算结果分析C-S浆液扩散机制,希望能够为C-S浆液的工程应用提供一定的借鉴。     

基于裂隙动水注浆的水泥–水玻璃浆液相界面特征研究

 在地下工程注浆治理中,不同类型的浆液与水具有不同的相界面特征,浆–水相界面特征对揭示注浆堵水机制及建立浆–水混合区数值模型具有重要意义。通过分析不同浆液的浆–水相界面形态,得到注浆材料相界面表征方法和适用类型;通过注浆模拟试验,开展水泥水玻璃浆–水相界面测定试验,得到动水条件下水泥水玻璃浆–水相界面特征;对试验数据进行回归分析,将相函数拆分为高度函数和宽度函数对相界面几何特征进行描述,并分析浆–水相界面特征的影响因素。研究成果对注浆堵水机制的发展和浆–水界面数值模型的建立具有一定的参考价值。     

自适应裂面优化法尾矿坝稳定性研究

针对传统裂面优化法重力荷载计算过程复杂、百万级裂面计算时间较长的瓶颈问题,提出考虑裂面荷载与材料特征变化的高效插值算法并引进了自适应裂面重生成策略,提升计算速度与精度。通过与瑞典条分法进行对比发现,采用改进后的裂面优化法分析不同浸润状态下的尾矿坝结构稳定性时,计算高效且可获得更接近于工程实际的安全系数与滑动形态。     

低雷诺数下近自由液面圆柱流致振动数值模拟与机理

采用嵌入格子-玻尔兹曼方法和自由液面模型的XFlow软件对低雷诺数Re=100下近自由液面圆柱垂向流致振动问题开展数值模拟与机理研究。根据圆柱涡脱落特性和圆柱周围液面形态将浸没比h^*∈［0,5］和弗劳德数Fr∈［0.3,2］的参数空间划分为6种不同的流态,研究不同流态下圆柱振动特性和振动-涡脱落-自由液面耦合作用。结果表明,圆柱振幅和振动频率都随自由液面的靠近而降低,而当自由液面非常靠近圆柱时,尾迹状态从绝对不稳定性转为对流不稳定性,圆柱与自由液面之间形成的射流状流动附着在圆柱表面上,抑制了涡脱落过程,导致圆柱不再振动。     

基于斜桩支护的框架结构基坑变形分析

基于数值分析方法与修正剑桥模型理论,针对土-斜桩-框架桩体系共同作用下基坑变形问题,运用有限元软件ABAQUS模拟斜桩竖向沉降、地下连续墙水平侧移、地表竖向沉降、框架桩水平侧移的受力变形情况.在基坑施工过程中,当斜桩布置较为密集时,上部框架桩结构易受斜桩近距离作用,甚至存在因操作不规范导致的局部搭接,产生较长时间内共同...     

碱土加固注浆材料试验及其工程应用

在碱土注浆加固的基础上,对一种注浆加固材料的主要性能参数及其在静水条件下的材料特性进行室内试验研究。基于现场施工对材料胶凝时间和加固强度的要求,测定材料在不同配比下的胶凝时间,结合力学性能试验测定材料的净浆结石体强度及岩土固结体强度;针对加固治理的材料要求,测定材料在不同静水条件下的耐久性和稳定性,并与其他注浆材料进行了比对分析。依据材料性能和张马屯铁矿泥质破碎带的特点,系统阐述了材料的应用方法与效果。研究结果表明,该材料的胶凝时间精确可调,净浆结石体强度及岩土固结体强度均较高,耐久性和稳定性良好。     

统一管道–界面单元法的构建及其在水力压裂模拟中的应用

为了模拟可渗透性孔隙裂隙介质中的水力压裂,提出了一种新的数值计算方法,即统一管道–界面单元法(UP-IEM)。该方法提出了2个"统一"的概念:(1)将二维平面中的裂隙劈裂和流体流动统一为一维管道问题;(2)将岩体基质管道和裂隙管道统一为具有不同导水系数的相同管道,使用同一套数学方程计算流体流动。解决了传统的离散裂隙网络介质模型难以考虑岩体基质渗透性的难点。同时,该方法引入界面单元计算裂隙扩展,与传统有限单元法以及离散单元法相比,既不需要局部裂纹扩展准则,也不需要跟踪算法,具有计算速度快,计算效率高的优点。采用孔隙弹性理论和有效应力概念描述岩体基质的变形,在界面单元中采用黏聚性区域模型描述水力裂隙扩展,采用接触–摩擦模型模拟自然裂隙的闭合和滑移,基于达西流流动理论计算孔隙介质和裂隙中的流体流动。针对流–固强耦合计算过程,建立了半显式求解的计算框架。模拟了经典的Terzaghi固结测试、非对称四点梁弯曲测试和KGD裂隙扩展模型,通过将数值结果与解析解和物理试验结果进行对比,分别验证了UP-IEM模拟流体流动、裂纹扩展以及水力压裂问题的准确性及适用性。此外,建立单一自然裂隙和复杂裂隙网络模型...