GPS在矿山爆破设计及施工中的应用

利用GPS操作简单、全天候作业及高精度等特点,计算机三维模型可视化的优点,采用GPS为三维模型提供地形数据,并结合爆破设计软件的设计成果,使现场施工的布孔及验孔工序更加简单化、准确化.结果表明,使用GPS可以提高爆破技术人员的工作效率,并改善爆破效果.     

考虑细观特征的红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散

从细观角度深入探讨岩石动态力学特性,是理解岩石爆破破碎机理的方式之一。采用分离式霍普金森压杆对围压作用下的红砂岩试件进行动态加载,以孔隙率变化表征细观特征,基于能量耗散指标研究了红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散。结果表明：冲击次数总体趋势是随着气压的增加逐渐减少,试件破碎前能量耗散增加,并没有明显的回弹;在第3次冲击或第4次冲击时,动态特性存在差异;在初始冲击中,孔隙度由中孔、大孔闭合到微孔,随着冲击载荷的增加,微孔孔隙度差值的峰值向后移动。     

分级循环加卸载作用下花岗岩变形破坏研究

以地下深部花岗岩为试验材料,利用GAW-2000微机控制电液伺服岩石单轴试验机进行分级循环加卸载试验,研究在同一递增荷载幅度条件下,试件的抗压强度、变形、破坏特征、残余应变以及弹性模量的变化趋势。结果表明：在单轴分级循环加卸载试验作用下,岩样的峰值强度随着每级循环次数的增加呈现递减趋势,且单调荷载应力-应变曲线包络住循环荷载应力-应变曲线；岩样破坏特征主要以剪切破坏为主,随着循环次数增加,破坏裂纹更加分散；岩样在加载过程中,岩体内部的结构在不断地调整,导致结构面变得密集与裂隙间更加闭合,卸载时回弹变形有滞后现象,加载起点与卸载终点不重合；轴向弹性、残余应变与环向弹性、残余应变随循环次数变化的规律具有相似性,岩样弹性模量曲线的趋势以“波浪形”的规律交替变化。     

岩石动态特性对爆破振动能量分布的影响

为了从爆破振动能量分布角度研究破碎能量利用问题,结合露天铁矿岩石动态特性,使用EEMD方法分析爆区磁铁矿、绿泥岩与混合岩的动态特性对振动能量分布的影响规律。结果表明：动抗拉强度与弹性模量最低的混合岩,爆破振动能量的分布最为均匀,振动能量在50 Hz以下的频带出现了分散的多个峰值,90％以上的振动能量集中在20~80 Hz;随着岩石动抗拉强度与弹性模量的减小,爆破振动能量在整体上的分布向高频发展,总能量与瞬时能量峰值均明显降低,用于岩石破碎的爆炸能量比例提升,且爆破远区振动能量分布频带增宽,有利于岩体完整性保护。     

矿石质量智能控制系统的开发与应用

针对露天金属矿山的供矿质量不稳定的现状，响应智能矿山发展的需求，研发了具有地形生成与配矿计算集合的矿石质量智能控制系统。系统的地形生成功能采用C++语言编制，利用Open GL可视化平台完成区域骨架构建、地形填充，实现开采现状模型品位更新及矿量统计，从而为矿石质量控制提供基础。根据矿石质量优化需求，以多目标函数描述配矿问题，构建数学模型，采用遗传算法求解，得到优化方案后将其显示于三维模型系统中，在优化矿石质量的基础上达到矿山数字化、智能化管理，对于大中型露天金属矿山具有重要的现实意义。     

基于变分非线性调频模态分解方法的岩质边坡爆破振动信号特征分析

为了精确获取爆破振动速度、加速度信号携带的时频特性信息,结合某矿山岩质边坡的爆破振动监测试验,基于变分非线性调频模态分解方法对监测信号进行了分析处理,揭示了速度、加速度能量在时间、频率的分布特征。结果表明:变分非线性调频模态分解方法去噪能力较强,且分解的速度信号能量集中于低频带0～50Hz范围,而加速度能量在80～100dB范围所占比例较大,且加速度能量逐渐向高频段集中,与速度能量分布有较大的差异性。     

循环荷载作用下钢桥面铺装疲劳损伤失效行为研究

针对钢桥面铺装工程中普遍采用的改性沥青(Stone Matrix Asphalt,SMA)、浇筑式沥青(Guss asphalt,GA)、环氧沥青(Epoxy asphalt,EP)混合料双层铺装结构,进行了循环车载作用下钢桥面与沥青混凝土铺装疲劳损伤特性理论分析与试验研究。基于疲劳损伤度,研究了钢桥面铺装疲劳损伤失效行为和疲劳开裂过程中损伤场、应力和应变场动态演变机制,推导出疲劳失效时的损伤场、应力和应变场计算表达式,并给出钢桥面铺装疲劳寿命理论公式。以三座钢箱梁桥桥面铺装(润扬长江大桥2005,南京长江三桥2005,苏通大桥2008)为例,对不同铺装结构组合方案下的复合梁进行疲劳试验分析和使用寿命理论预测。实例研究结果表明,钢桥面铺装疲劳损伤失效行为预估模型合理可行;相较于改性沥青、浇筑式沥青,环氧沥青混合料具有较强高的强度低变形能力,更适合于大跨径钢桥面铺装抗疲劳的设计要求;由环氧沥青混合料组合而成的“双层环氧沥青混凝土”和“浇注式沥青混凝土(下层)+环氧沥青混凝土(上层)”的抗疲劳性能优于其它沥青混合料铺装结构组合方案,同等厚度组合情况下疲劳使用寿命可延长1倍~2倍以上;“双层环氧沥青混凝土”已应用于润扬长江大桥、南京长江三桥和苏通长江大桥钢桥面工程,并已成功运行10年以上,其跟踪观测结果良好。     

多约束条件下金刚石圆锯片结构优化研究

基于序列响应面模型和混合优化算法相结合的方式,提出一种在复杂载荷条件下降低金刚石圆锯片锯切噪声的优化方法。建立了多变量、多约束条件下金刚石圆锯片结构优化的数学模型,经计算得到了满足刚度要求的优化圆锯片。通过数学统计分析,获得了尺寸参数对锯片的声学、变形以及应力等性能影响规律。根据结果制备了金刚石圆锯片,锯切实验表明优化锯片能够有效的降低噪声,表明这种方法可为锯片或此类结构的声学优化研究提供新的方向和参考依据。     

基于PSO-BFA和改进Alexnet的滚动轴承故障诊断方法

现实中滚动轴承的工况复杂易变,无法有效地对其进行故障诊断。对此,提出一种基于粒子群优化的细菌觅食(Particle Swarm Optimization and Bacterial Foraging Algorithm,PSO-BFA)和改进Alexnet(第二代卷积神经网络)的滚动轴承故障诊断方法。该方法将Alexnet的结构简化,并分别在其前两层池化层之后添置局部归一化层以降低训练成本;将以小批量样本softmax的交叉熵为损失函数,按Adam迭代优化法小样本、少迭代次数训练改进Alexnet后的变负荷样本诊断精度设计为适应度函数,并结合PSO中粒子移动速度的更新方法更新BFA中细菌的游动方向来寻找改进Alexnet的结构等相关参数;根据PSO-BFA所得的参数,以相同的训练方法大样本、多迭代次数训练改进Alexnet,实现复杂工况下滚动轴承多状态故障诊断。实验结果表明所提出的方法对复杂工况下滚动轴承16种故障状态的诊断是可行的,且有更高的诊断精度、更好的抗干扰和泛化性能。     

基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法适用性研究

通过克拉玛依、浙江46个场地的地脉动单点三分向记录和两次地震的强震记录,对比了戈壁荒漠地区地脉动与地震动的H/V谱比,分析了地脉动H/V谱比卓越频率与覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期之间的相关性,研究了基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法在戈壁荒漠等覆盖层较薄以及东部沿海等覆盖层较厚地区的适用性,对该方法的高频、低频部分进行修正,扩展了适用频带范围。结果表明,在戈壁砂砾地区,地震动与地脉动H/V谱比的卓越频率具有很高的一致性;基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法在计算场地覆盖层厚度、覆盖层等效周期时,对于东部沿海等深厚覆盖层场地会低估,对于戈壁荒漠等浅覆盖层场地会高估;对该方法修正后,适用频带范围扩展到了0.58～12.5 Hz,计算的场地覆盖层厚度、覆盖层等效周期与实测值的平均相对误差提高到了22%和27%;在0.58～12.5 Hz频带,场地V_(s20)、V_(s30)、T_(s20)、T_(s30)、T_s与地脉动卓越频率也体现出了明显的相关性,V_(s30),T_(s30)与地脉动卓越频率的相关性要大于V_(s20),T_(s20)。