低频机械振动含瓦斯煤体积应变变化规律研究

为研究低频机械振动对含瓦斯煤体积应变的影响,建立煤体孔隙瓦斯压力、吸附膨胀力、振动衰减应力作用下煤体体积应变变化方程。以10,20,30 Hz振动1,2,3,4,5 h后的煤体试件单轴抗压强度变化试验检验方程所反映的规律性,发现振动频率相同,振动时间越长,试件单轴抗压强度越低,计算应变越大;振动时间相同,振动频率越小,试件单轴抗压强度越高,计算应变越小。分析认为振动使煤体孔隙率变大,应变变大,从而单轴抗压强度降低。振动时间相同,振动频率越大,单轴抗压强度越低,试件孔隙率就越大,试件应变就越大;振动频率相同,振动时间越短,单轴抗压强度越高,试件孔隙率就越小,试件应变就越小。且无论频率为何值,单轴抗压强度均随时间的增加而降低,表明试件孔隙率均随时间的增加而变大,试件应变均随时间的增加而增大,抗压强度所反映出的应变变化与计算得出的应变规律相一致。方程计算值能较好地反应低频机械振动作用下不同振动频率、振动时间影响煤体应变变化规律。     

复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性变化规律研究

 通过含瓦斯煤渗透特性试验研究,系统分析复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性的变化规律,建立含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压、瓦斯压力、围压升降、全应力–应变过程等之间的定性与定量关系,深入探讨各种不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明,应力路径对含瓦斯煤的渗透率有重要影响：(1) 含瓦斯煤渗透率随着轴向压力和围压的增大而减小,随瓦斯压力的增大而增大。(2) 含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压和瓦斯压力均呈指数关系变化。(3) 围压升、降过程中,含瓦斯煤渗透率会受到一定程度的损害,其损害程度可以用最大渗透率损害率和渗透率损害率来表征。同时,三维压缩条件下含瓦斯煤会发生二次密实效应。(4) 三轴压缩下全应力–应变试验过程中,含瓦斯煤的渗透率呈“V”字型变化趋势;渗透率随煤样的应变先减小后增大,然后达到最大值,并且渗透率的增幅小于其减幅。     

含瓦斯煤蠕变实验及理论模型研究

利用自行研制的含瓦斯煤三轴蠕变实验装置,对预制的成型煤样在不同围压和不同瓦斯压力下完成了蠕变实验。基于实验结果,研究了不同应力水平下轴向变形的变化趋势,分析了不同围压下含瓦斯煤的蠕变失稳特征。采用七元件非线性黏弹塑性河海蠕变模型对实验结果进行了分析,得到了含瓦斯煤的蠕变材料参数。实验结果与该模型的理论值吻合较好,表明河海模型能正确描述含瓦斯煤的蠕变本构特性。     

确定弹性应变能指标的岩样卸载点的声发射方法

弹性应变能指标方法是岩爆倾向性评判中应用最多的一种方法,但该方法的一个技术难题是在实验中难以确定卸载点。在武夷山隧道工程的岩爆倾向性评价的室内试验中结合岩石的声发射监测技术,试图解决这个难题,并利用弹性应变能指标法对该隧道的岩爆倾向性进行了评价。试验研究结果表明,采用声发射监测技术并利用岩石峰值破坏前声发射突增的特性,可以较好地控制初次加载达到岩石峰值强度的80%以上,且在岩石不发生破坏的情况下及时卸载,从而能很好地满足弹性应变能指标法对岩石加卸载条件的要求,提高了测试结果的可靠性。同时,本实验得出该隧道具有发生中等岩爆的倾向性的结论。     

含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用岛津AG-250伺服材料试验机和自行研制的三轴渗透仪,对不同外界应力条件下含瓦斯突出煤的力学特性进行试验研究.结果表明:瓦斯压力固定的情况下,围压对含瓦斯煤的力学特性起到强化和改善的作用.随着围压的增加,突出煤样的三轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈线性单调增加;围压大小一定情况下,瓦斯压力对含瓦斯煤的力学特性起到弱化的作用.随着瓦斯压力的增加,突出煤样的三轴抗压强度和弹性模量分别呈线性和对函数形式单调递减,而峰值应变则呈线性单调增加;有效应力对含瓦斯突出煤的力学性质具有强化和改善的作用,随着有效应力的增加,含瓦斯突出煤的弹性模量、三轴抗压强度和峰值应变均单调增加.研究成果对采动影响下煤层瓦斯抽放和煤与瓦斯突出防治及预测具有重要意义.     

基于弹性应变能岩爆倾向性评价方法研究

 岩爆是深部矿产资源开采与地下工程建设中必须解决的关键科学问题之一。以岩石强度与整体破坏准则为基础,从弹性应变能是岩爆发生的内在动力出发,建立了岩爆烈度分级预测模型。研究表明：该模型考虑了原岩应力(地应力)、岩体完整性、岩石抗拉强度及泊松比对岩爆影响,反映了岩爆发生的力学要求、脆性要求、完整性要求及储能要求;揭示了岩爆既可沿洞室中心呈轴对称分布,也可揭示洞室不同部位的岩爆烈度会出现明显不同。针对无、弱、中等及高岩爆活动4个级别,提出了3个分级界限值(3、10和110)。利用已有的岩爆经典模型与本文模型,对国内一些重大深部岩石工程岩爆情况进行了预测,结果表明基于弹性应变能岩爆分析模型与实际情况吻合的较好。因而,弹性应变能的岩爆分析模型,对岩爆预测具有重要的意义。     

基于弹性应变能D-P强度准则修正

针对D-P强度准则存在的拉剪区偏大及不具备应力角效应等不足之处,为使其更符合岩石的屈服(破坏)机制,从弹性应变能角度对D-P强度准则进行修正,开展如下工作:为便于研究将弹性应变能分为偏量弹性应变能与张量弹性应变能之和,并分析各能量对材料破坏影响;研究D-P强度准则的物理意义及其不足之处产生的内在原因,并基于此建立广义D-P强度准则,总体上可较好地反映岩石的破坏特性,并能较好地解决拉剪区偏大及应力角效应等问题。对4种不同岩石的破坏强度进行计算,结果表明:广义D-P强度准则计算结果较为精确,该准则突破材料破坏时泊松比恒为0.5传统假设,对于准确定量地描述岩石破坏特性具有重要意义。     

温度对含瓦斯煤力学性质影响的试验研究

 利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,以型煤试样为研究对象,在不同温度条件下对含瓦斯煤进行三轴压缩试验,研究温度对含瓦斯煤的变形及力学特性的影响规律。研究结果表明：在相同应力条件下,含瓦斯煤的变形量随着温度的升高逐渐增大,轴向、径向与体积应变在不同的温度区间内分别有不同的变化趋势,温度超过60 ℃后,径向应变的变化速度超过轴向应变的变化速度;破坏角随着温度的升高略有增加;三轴抗压强度、残余强度、弹性模量等随着温度的升高逐渐降低,但在不同的温度区间内,其变化趋势有所差异;而泊松比则随着温度的升高呈现先降低后升高的趋势。总体看来,温度对含瓦斯煤的变形特性及力学特性有着一定的影响,温度的升高总体上可降低煤体的强度,但在不同的温度范围内,含瓦斯煤的变形特性及力学特性的变化趋势有所不同。研究结果对深部煤炭开采及巷道支护等有一定的理论指导价值。     

突出煤型煤全应力–应变全程瓦斯渗流试验研究

 以典型煤与瓦斯突出矿井重庆天府矿业有限责任公司的三汇一矿K1煤层的突出煤型煤试件为研究对象,利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验系统,进行突出煤型煤在连续加载作用下,全应力–应变过程的瓦斯渗流规律的试验研究。研究结果表明：突出煤型煤在整个全应力–应变过程中,瓦斯流量与煤样的损伤变形的进程密切相关;瓦斯流量先随着轴向应变的增大而逐渐减小,在煤样达到屈服点后,瓦斯流量发展方向发生转变,开始慢慢增大,并在峰后瓦斯流量增速加大;另一方面,瓦斯流量先随着煤样的体积压缩而变小,在煤样开始扩容后,瓦斯流量转为增大,在破裂后阶段瓦斯流量增幅变大;瓦斯流量与轴向应变的关系可用二次函数表示;瓦斯流量随围压的增大而减小。     

不同法向应力下含瓦斯煤剪切破坏细观演化过程研究

 利用自主研发的煤岩细观剪切加载试验装置,开展压剪载荷作用条件下法向应力分别为0,2和4 MPa时含瓦斯煤的细观裂纹开裂、扩展及其宏观破坏演化过程的研究。结果表明：剪应力达到峰值前,含瓦斯煤样表面会有明显裂纹出现,达到峰值后剪应力都有一个急剧下降的过程,该过程与Charge-coupled device(CCD)摄像机观测下的主裂纹贯通相对应,但煤样没有立刻剪断,仍有一定的承载能力,随后剪应力随时间缓慢下降;在剪切过程中,煤样上部均出现破碎带,并伴随煤块的脱落,同时法向应力越小,煤样破坏越严重,裂纹发育越明显;含瓦斯原煤的开裂点均出现在煤样的上部与下部,受原煤原始裂纹和节理等因素影响,主裂纹扩展方向并不与剪切方向重合,而是沿剪切方向曲折向前发展。     

采用不同材料加层时结构阻尼比计算方法(应变能法)

从能量原理出发,推导出采用不同材料加层结构的阻尼比的精确计算公式;同时,根据剪切变形为主的结构特点,推导出适合于手算的不同材料加层结构阻尼比的计算公式,计算公式只与结构振型和楼层质量相关,与精确公式相比有较好的精度。文章通过2个算例分析发现:采用不同材料加层结构的各振型阻尼比不同,各振型阻尼比受加层结构阻尼比的影响也不同;用纯剪切型结构直接计算框架结构的振型阻尼比存在较大误差。     

合同能源管理项目节能量计算方法研究

签订绩效保证协议以及测量和验证两阶段节能量的确定是合同能源管理（EPC）项目核心问题的难点之一。分析了目前应用的线性回归模型在节能量计算上的不确定性,针对线性回归模型的不确定性以及项目实施中的不确定因素对节能量的影响,提出历史数据和能耗模拟相结合的节能量计算方法,以预测项目节能量和解决不确定因素对节能量的影响。通过案例分析了该方法在 EPC 项目中的应用,即在签订绩效保证协议阶段预测节能量以及测量和验证阶段认证节能量的过程和思路。结果表明该方法能客观准确地预测和认证节能量,计算简便、快捷、可靠     

高、低应变法在基桩完整性检测中的对比分析

高、低应变法检测基桩完整性具有相同的理论基础,但是由于输入能量的不同,它们在波速、衰减特性、缺陷定位能力以及判定缺陷程度可靠性等方面存在着一定的差异。本文从理论上分析了产生这些差异的原因,同时结合一些典型案例,说明了两者在基桩完整性的检测中各有优缺点,可以相互补充。     

公共建筑节能改造节能量核定思路

通过对国内外节能量确定方法的对比研究,开展了各方法在公共建筑节能量核定过程中的可行性探讨。在总结重庆地区公共建筑能耗特点基础上,得出重庆市既有公共建筑节能改造的重点应包括建筑围护结构、设备系统以及运行管理模式等。进一步分析发现,针对不同的改造对象,其能耗计算方法也不相同,建筑节能量无法用单一的指标进行描述,且节能量计算时的调整量难以确定,因此提出了将计算条件设定为改造项目设计工况（或相近工况）,以行业标准为依据的核定思路,同时还应体现各项节能技术在节能量核定中的贡献率,探讨了单项节能效果与建筑整体节能量相结合的计算方法。     

基于Neumann级数的结构关键构件能量评价方法

在结构的抗连续倒塌设计中,能量法是一个很好的切入点.作为构件的重要性评价指标,以拆除构件前后,结构体系的变形能的变化率作为衡量构件重要性程度的指标,形象直观.在此基础上,引入Neumann级数进行重要性系数的简化计算,避免了反复求解构件破坏后的整体刚度矩阵的过程,提高了计算效率,且具有较高的精度.另外,进一步地提出了“推广的重要性系数”的概念,可以用来进行多构件同时破坏情况下的结构危险性的比较分析.工程算例的分析表明,该方法具有合理性和适用性.     

沥青混合料流动次数计算方法

为准确计算沥青混合料在SPT永久变形试验下的流动次数,分析了现有计算方法的不足之处,提出了基于Francken模型和应变曲线的局部拟合法,并提出了基于最小应变率的区间系数(K)最优值的确定方法.结果 表明:直接实验值法的计算结果误差较大,移动平均值法的计算结果受步长的影响明显,函数拟合法的计算结果受拟合范围起始条件和终...     

基于弹性中心法的热力管道受力计算与分析

采用弹性中心法,结合具体算例,给出了两个固定支座间复杂形状管道的受力计算和应力验算方法。计算中不但考虑了热膨胀作用,而且考虑了地震、大风使固定支座基础水平位移造成的影响。探讨了设置弯头、热水温度及管道直径对热胀应力的影响。     

建立一种新的Bin法用于建筑能耗分析

本研究在Modified Bin法的基础上,通过几个重要的修订建立了一种新的Bin法,命名为Real Bin法,以提高传统Bin法在计算建筑能耗时的可信度。接着,本研究使用动态能耗模拟软件Designbuilder对某一典型低层住宅进行能耗模拟,并将其模拟结果与Real Bin法计算结果进行比较。比较结果表明,Real Bin法计算结果与Designbuilder模拟结果吻合得很好,这验证Real Bin法在计算建筑年能耗方面的可靠性。     

建筑能耗统计方法探讨

建筑能耗统计是建筑节能的基础，但目前在建筑能耗的统计对象、能源种类、建筑分类等具体问题上存在模糊和争议，缺乏准确的建筑能源消耗统计数据。基于公开资料，研究提出适合我国国情的建筑分类方法和建筑终端能源消耗统计方法，并给出较为准确的我国当前建筑能耗数据。