级配饱和破碎岩石压缩变形与分形特性试验研究

综合利用MTS816.03试验系统与自制的破碎岩石压缩装置进行了不同岩性饱和破碎岩石的压缩试验,分析了岩性、轴向应力、粒径配比和加载速率4种影响因素下试样的压缩变形与分形特性。得出以下结论:1)矸石、泥岩和砂岩试样的压缩过程相似且可分为2个阶段,即为0~4MPa的快速变形阶段和4 MPa后的缓慢变形阶段;而灰岩试样的压缩过程变形速率均匀。2)在相同粒径配比条件下,随着轴向应力的增大,砂岩分形维数单调增大,岩石颗粒破碎程度加剧。轴向应力与分形维数之间关系可用指数函数拟合。3)在试样压缩过程中,Talbol幂指数越大,试样轴向位移越大;加载速率越大,试样轴向位移越小。4)在12 MPa轴向应力下,Talbol幂指数越大,试样压缩后的分形维数增量越大,被压碎的岩石颗粒越多;加载速率越大,试样分形维数越大,破碎程度越低。     

外部荷载作用下混凝土构件表面裂缝发展的分形特性研究

通过混凝土四点弯曲梁的物理实验，验证了混凝土梁表面裂缝具有明显的统计意义上的分形特性，表明了采用分形手段研究混凝土表面裂缝的可行性。采用分形手段来研究混凝土构件表面裂缝的发展情况，并得出了梁表面裂缝的分形维数与梁跨中挠度存在明确的定量关系。将分形理论应用于描述混凝土裂缝的发展情况，为混凝土结构的设计和维护提供了理论依据。     

崩塌堆积体变形分形分区研究

在对129个监测点的24 692期监测数据进行详细分析处理后,运用混沌与分形理论,通过相空间重构,计算出反映小湾电站饮水沟崩塌堆积体变形系统动态特性的关联维数;提出了运用关联维数对堆积体边坡变形进行分区的方法.     

分形理论在金属切削加工中的应用

介绍了分形理论的基本概念,论述了分形理论在加工表面质量评定、刀具磨损、加工设备状态监测中的应用现状,对分形特征进行了数学描述,并提出了分形维数,关联维数的意义和计算方法。     

外部荷载作用下混凝土构件表面裂缝发展的分形特性研究

通过混凝土四点弯曲梁的物理实验,验证了混凝土梁表面裂缝具有明显的统计意义上的分形特性,表明了采用分形手段研究混凝土表面裂缝的可行性.采用分形手段来研究混凝土构件表面裂缝的发展情况,并得出了梁表面裂缝的分形维数与梁跨中挠度存在明确的定量关系.将分形理论应用于描述混凝土裂缝的发展情况,为混凝土结构的设计和维护提供了理论依据.     

地质断裂面分形性研究

通过现场勘察发现，地质断裂面的几何形态表现为粗糙起伏的不规则性质，这种性质可以用分形几何学描述。以阜新矿区刘家沟Ｆ１号地质断裂露头为窗口，研究断裂面的分形性质，研究表明，断裂面具有各向异性分形特征。     

电解机械复合抛光表面的分形特性研究

在对机械加工表面的分形特性研究的基础上,利用触针式轮廓仪对电解机械复合抛光表面进行了测量,并利用分形理论分析了不同工艺参数对表面分形维数D和表面粗糙度Ra的影响。研究结果表明,在电解机械复合抛光中电流密度对分形维数D的影响不大,分形维数D与表面粗糙度Ra有一定的对应关系。     

煤矿安全事故分布分形特征和时间序列研究

本文根据分形理论对我国煤矿安全事故进行分析,研究了煤矿安全事故分布的分形特征以及煤矿顶板事故时间序列的分形特征.通过盒子数计算了我国煤矿2001～2005年之间安全事故的分形维数,数据拟合发现,煤矿安全事故的分布具有双分形特征,即安全事故的分布具有两个无标度区间,且两个无标度区间分界点是110km,说明分界点的两个无标度区间受到不同安全因素的控制.应用R/S分析法对2003-2005年我国煤矿顶板事故时间序列进行分析,发现煤矿顶板事故时间序列具有分形特征,且赫斯特指数H＞0.5,这说明顶板事故的发生具有正相关性,通过对顶板事故的统计可以看出,从2003～2005年,我国煤矿顶板事故开始逐年减少,因H＞0.5,可以预测未来顶板事故的发生具有减少趋势.     

分形理论在岩体质量评价中的研究

准确进行岩体质量评价对矿石开采具有重要意义。以蚕庄金矿为工程背景,通过ShapeMetrix 3D进行节理扫描,合成节理产状分布图,并采用分形理论对节理分布规律进行研究,推导出能够反映岩体质量评价的分形维数D,从而得出岩体的结构面具有自相似性。结合现有分级方法的分级结果,与分形维数D拟合,得出其拟合关系均具有较强的线性关系,当分形维数D越小,岩体的稳定性越强,其中Q系统分级结果与分形维数D的拟合程度最高,RQD分级结果与分形维数D的拟合程度最低。研究表明,当分形维数小于1.5时岩体质量较好,分形维数大于1.5时岩体质量一般。因此,采用分形维数判断岩体质量具有较强的实用性,能够成为岩体质量分级的一种定量方法,对矿山岩体稳定性分析具有指导作用。     

水布垭地下厂房围岩应力分析研究

应用ＲＯＣＫＹ分析程序对清江水布垭水电枢纽地下厂房区围岩原始应力场及开挖地下空间后的应力场进行了有限元非线性数值模拟,所得结论已成为水布垭设计的依据。     

非均匀应力场中巷道围岩变形控制研究

根据岩石的力学特征及峰值应力前后的力学性能,结合岩体损伤特性,得到三维连续损伤演化方程。利用Mohr－Coulomb强度准则和连续损伤力学方法,考虑巷道开挖过程中的空间效应,分析并推导出巷道围岩处于非均匀应力场中损伤应力场的分布,以及围岩—支护达到平衡时的相互作用力解析解。通过现场支护设计和监测,验证了计算分析的有效性,在实际工程计算中有一定的应用前景。     

基于松软围岩变形特征的强化预支护技术研究

为解决松软围岩巷道的极不稳定性及寻求新的控制方法,在分析松软围岩变形特征的基础上,提出了强化预支护技术方法,并结合实际工程,获取一些岩性参数,用FLAC进行了4种预支护方案数值模拟和对比分析,认为强化预支护具有最优的特点。     

坚硬顶板巷道围岩变形特征及支护技术

以七岭煤业综采工作面回采巷道为例,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对工作面回采巷道掘进期间巷道围岩屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行分析,得出坚硬顶板条件下回采巷道最优的支护方式和支护参数,并且成功的应用于工程实践。     

大采高综放工作面巷道围岩变形特征研究

为了解决回采工作面巷道支护方式与参数布置等问题,以山西某煤矿为研究对象,采用FLAC数值模拟软件和现场测试的综合性方法,研究了大采高综放工作面巷道围岩变形特征,得出了大采高综放采场围岩位移场的变化规律;结合矿井实际情况,采用矿压监测系统在工作面回风巷布置测点进行工业性试验、实时监测观测数据,掌握了巷道围岩位移的变化状态,指导巷道围岩的支护形式与参数等的确定,具有重要的理论意义。     

深部油页岩巷道变形破坏机理及稳定性控制研究

针对民和盆地窑街煤田侏罗世典型陆相油页岩巷道多次翻修仍然无法保证正常生产需要的现状,结合油页岩沉积环境及其主要物理化学性质分析,采用岩石强度衰减非线性蠕变模型,通过数值模拟研究分析巷道围岩应力和围岩变形速率随时间的变化规律,指出围岩组分中较高的黏土类矿物成分在风化和水理作用下易膨胀崩解,时间效应对围岩强度的影响以及不合理的支护参数是巷道围岩变形失稳的根本原因.在此基础上提出了“高强预紧,适度让压,封闭裂隙,切断水源”的围岩控制技术,通过高强预应力让压锚杆、锚索配套碟形托盘、及时喷浆、注浆等方法实现深部油页岩巷道围岩稳定控制.在埋深800～ 850 m的集中运输下山应用该技术与以往的支护效果进行对比分析,表明提出的围岩控制技术有效控制了巷道变形破坏,保证了巷道的稳定性.     

岩体裂隙的分形研究

利用分形理论对岩体裂隙进行研究。通过具体实例计算得到的结果验证了分维值D可以用来作为描述裂隙发育程度的一个指标，并单独分析了岩体裂隙分维值D与一定面积内裂隙累计长度L之间的关系，给出了计算裂隙分布图像分维值的公式。     

李雅庄矿易碎胀围岩变形规律研究

针对李雅庄矿2号煤层回采巷道围岩易碎胀弱稳定问题,进行了围岩变形规律的研究。研究表明:地质构造条件,巷道布置位置和采掘扰动是影响围岩变形的主要因素,围岩变形内表比呈先快速增加后缓慢减小趋势。建议支护过程中,应对地质构造带、底板进行特殊加固处理,选取长锚杆进行围岩控制,对巷道表面进行喷浆处理防止岩体碎胀弱化,同时底板采取排水措施。     

构造应力场对深井巷道围岩稳定的影响

为了研究构造应力场对深井巷道围岩稳定的影响，运用3D-σ有限元计算软件对深井巷道在构造应力场中不同布置方向的稳定性进行了数值模拟分析，分析得出随着巷道轴向与构造应力场方向夹角的增大，巷道围岩受力状况逐渐趋于恶化。对此，提出在布置巷道时，尽可能使巷道轴线方向与最大水平主应力方向以小角度相交(最好趋于一致)，并采用宽度大于高度的矩形、拱形或椭圆形断面，使断面形状与构造应力状态相适应。     

基于GA-BPNN的巷道围岩变形模量预测

研究了遗传算法（GA）在设计和优化BPNN结构时的效能和它在预测岩体变形模量的应用,利用GA找到隐藏层神经元的最优数量以及隐含与输出层的学习因子和动量因子,然后和试错过程进行比较。采用了来源于实际巷道测量的76组数据集验证该方法。利用MSE,MAE,R等性能标准,证明GA-BPNN模型在岩体变形模量预测方面优于BPNN试错模型。     

浅埋煤层巷道围岩变形机理与巷道优化设计研究

 纳二矿4-2煤层属典型的土基型浅埋煤层,在巷道开拓过程中,出现了上覆岩层变形量大、掘进头有淋水、两帮煤层夹矸挤出等现象,导致巷道支护返修率高,工程进度缓慢,针对以上问题,首先分析了4-2煤层巷道围岩变形特征,有针对性的提出巷道设计优化方案,并对优化设计后的巷道进行矿压观测,观测结果证明,优化方案设计能够有效控制围岩变形,解决现场支护难题。