矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响

把矩形隧道看作矩形波导，利用有限元法分析了矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响。并得到数值结果．金属支护立柱的存在使TE波模的截止频率摩低，而使TM波模的截止频率升高，而且金属支护立柱的排数和高度对电磁波模的截止频率也有影响．     

矿井巷道围岩湿度对电磁波传播的影响

矿井巷道中水分较多,巷道围岩因吸收水分而变得潮湿,进而引起围岩电导率发生改变.通过分析湿度对围岩电导率的影响,研究了湿度对圆形巷道和矩形巷道中电磁波传播的影响.结果表明,在矿井移动通信频率范围内,当矿井水电导率较低时,湿度对电磁波传播的影响很小(可忽略);当矿井水电导率较高时,随着湿度的增加,其对电磁波衰减的影响随之增加.     

隧道横截面对电磁波传播特性的影响

利用解析方法与数值分析方法重点研究了电磁波在圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道中的传播特性,得出了当隧道横截面积越大衰减率越小,及隧道横截面形状对衰减率影响。当频率较高时,圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道的衰减率表达式是一致的;当隧道半径或长边长的一半大于波长10倍以上时,电磁波的衰减率很小,几乎与横截面形状无关,仅仅与隧道横截面积的大小有微弱的关系。     

规则隧道中长列金属物体对电磁波截止频率影响的研究

利用有限元方法系统地研究了机车、罐笼、金属支护立柱等长列金属物体对井下规则隧道中电磁波截止频率的影响,可知长列金属物体的存在使TE波模截止频率降低,而使TM波模截止频率升高．相比较而言,罐笼对电磁波截止频率影响最大,支护立柱影响最小,机车对电磁波影响的范围最大。     

多音CDMA调制在矿井巷道中通信性能分析

基于所建立的Nakagami分布矿井巷道宽带统计分段信道模型,仿真分析了多音码分多址接入(MT-CDMA)调制技术在矿井巷道中的宽带无线通信性能.研究了在矿井空直巷道和弯曲巷道条件下,多径信号的功率衰减、多普勒频移和脉冲干扰对1.8 GHz和2.4 GHz这2个典型UHF频段的矿井MT-CDMA系统误码率性能的影响.结果表明:矿井MT-CDMA系统可以有效地利用多径信号提高系统的性能,当功率衰减因子相同时,所分离出的信号路径数越多,系统误码率越低;2.4 GHz时的矿井MT-CDMA系统误码率性能一般要优于1.8 GHz时系统的误码率性能;当功率衰减、多普勒频移和脉冲干扰较大时矿井MT-CDMA系统不能可靠通信,在弯曲巷道中情况更是如此.     

半圆拱形巷道中电磁波传播的等效分析方法

半圆拱形巷道中电磁波的衰减率无法通过经典波导模型理论得到精确解.采用等效分析方法,利用矩形巷道和圆形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道中的最低衰减模式,可以近似分析半圆撕开巷道中电磁波衰减率的状况.等效结果表明,使用等宽等高的矩形巷道的最低衰减模式等效半圆拱形巷道的最低衰减模式,在900 MHz频段附近的误差率很小,2条衰减曲线接近,证明这种等效方法是可行的.     

梯形隧道中电磁波的传播特性

梯形巷道是煤矿井下常见的一种巷道，用解析法求解梯形隧道中的Maxwel方程存在很大困难，应用有限元方法研究了梯形隧道中的波导场问题，并以微扰法为基础推导了波模衰减率的计算公式，编制了计算程序，根据计算结果，随工作频率的增加，衰减率减小，随隧道壁电导率的增加，衰减率减小，在工作频率f=500-1000MHz时，梯形隧道中主次波模的衰减率很小，结合实际情况，采用900MHz作为井下移动通信的工作频率是比较理想的。     

弹性半无限空间中矩形孔收缩的复变函数解答

随着城市建设的发展,矩形隧道的应用越来越多,但针对矩形隧道的理论研究却鲜有见闻。针对矩形隧道,建立了半无限空间矩形隧道的弹性理论计算模型,采用最小二乘迭代方法确定共形映射函数的各项系数,并将计算区域映射为复平面上的一个同心圆环;运用Muskhelishvili复变函数方法,将计算区域内的应力函数展开成为Laurant级数的形式,给定了地表零应力边界和矩形孔口径向位移边界,求得了半无限空间矩形隧道在给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同高宽比、不同泊松比、不同埋深对位移场和应力场的影响,总结了矩形隧道位移场和应力场的一般规律。结果表明：高宽比偏小、泊松比偏大、埋深偏小都会使得沉降槽不再是类高斯曲线的形状,这些参数的变化也会在不同程度上影响应力场和位移场的大小和分布。     

阶梯矩形薄板弯曲的李维解

从变厚度矩形薄板弯曲的基本微分方程出发,应用狄拉克函数和截断多项式,推导出单向阶梯矩形薄板弯曲的基本微分方程,并给出了在五种常见荷载作用下全板挠度的李维解。     

慢衰减电磁波在电磁法测深中的应用研究

现代电磁法勘探中,总是遇到探测深度和分辨率的矛盾,两者难以兼顾.本文介绍的一种基于特殊函数的高频电磁波源,它在地质体中的衰减速度慢于常规简谐电磁波.以此种电磁波作为波源可以大大提高探测深度,同时也保证了高分辨率.本文通过计算比较两种电磁波的趋肤深度,发现基于特殊函数的电磁波的趋肤深度远大于一般的简谐波.     

高风险岩溶隧道突水突泥灾害前兆规律与应用研究

隧道突水突泥会对工程建设带来巨大的安全隐患和经济损失,逐渐成为高风险岩溶隧道施工急需解决的关键科学技术难题。在系统收集整理大量岩溶隧道突水突泥实例的基础上,总结出包括地下水、岩组、地质结构面、岩层产状、沉积期古剥蚀面、地形地貌和降雨等7大主要地质影响因素,研究了岩溶水体和不良地质体在地球物理场上表现出的响应特征,即在地震波、电磁场的传播过程中,遇到该类介质时某种特殊的前兆信号信息,解译岩溶水体和不良地质体在地球物信息场上的响应特征,辨识导致灾变的前兆信息,并在实际隧道工程施工中得到了成功的应用,对建立突水突泥预测预报方法具有非常重要的理论价值和工程指导意义。     

矿井隧道中电磁场能量的损耗

运用复玻印亭定理 ,研究了圆空矿井隧道中电磁场能量衰减和转换的方式 ,证明了圆空隧道中电磁功率的流失发生在隧道壁交界面处 .进而证明了圆形隧道充满煤介质时能量损耗与其电导率有关 ,隧道中悬浮的粉尘在电磁场作用下发生瑞利散射 ,散射功率的一部分构成损耗 ,能量损耗与粉尘分布密度成正比 .     

截面尺寸对矩形巷道中电磁波传播的影响

矩形巷道截面尺寸对电磁波的传播特性有很大的影响．本文在矩形巷道模式匹配理论的基础上，运用软件模拟的方法，具体分析了截面尺寸对不同极化模式下的场强变化的影响．结果表明：在宽度尺寸大于高度尺寸的矩形巷道中，水平极化模式的场强明显高于垂直极化模式，高度尺寸的变化对场强的影响比宽度尺寸的变化要大，这种影响差异随频率的增高和截面尺寸的增大而变小．     

地震对隧道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用ANSYS软件的谱分析，研究了地震对隧道围岩稳定性的影响规律，得出在不同岩性、跨度、地震波的类型情况下地震作用对隧道围岩产生拉应力和位移的特征，指出围岩的位移差异是破坏衬砌的主要原因，提出隧道支护应注意的问题，定量解释了大量调查资料中地震破坏隧道现象的成因。     

计算机绘制矿图中巷道立体交叉的自动判别和隐藏巷道的消除

用计算机绘制巷道平面和立体图时,巷道是用双线表示的,对各类巷道及斜井、竖井进行立体投影时,经常产生巷道与巷道,巷道与井筒之间的交叉。目前国内在绘制巷道图时,不能自动判别巷道立体交叉及消去隐藏巷道的问题。本文详细介绍了解决此问题的基本原理和数学基础,并利用高级语言 Pascal编写了相应的程序。这个程序具有快速,高效的特点,所绘图形还能转到Anto CAD软件包进行其它编辑工作。最后简要论述了巷道立体图在矿山有关数据库管理中的应用和作用。     

Investigation of stability of a tunnel in a deep coal mine in China

Stability level of tunnels that exist in an underground mine has a great influence on the safety, production and economic performance of mines. Ensuring of stability for soft-rock tunnels is an important task for deep coal mines located in high in situ stress conditions. Using the available information on stratigraphy, geological structures, in situ stress measurements and geo-mechanical properties of intact rock and discontinuity interfaces, a three-dimensional numerical model was built by using 3DEC software to simulate the stress conditions around a tunnel located under high in situ stress conditions in a coal rock mass in China. Analyses were conducted for several tunnel shapes and rock support patterns. Results obtained for the distribution of failure zones, and stress and displacement fields around the tunnel were compared to select the best tunnel shape and support pattern to achieve the optimum stability conditions.     

Numerical simulation of airflow distribution in mine tunnels

Based on 3D modelling of typical tunnels in mines, the airflow distribution in a three-center arch-section tunnel is investigated and the influence of air velocity and cross section on airflow distribution in tunnels is studied. The average velocity points were analyzed quantitatively. The results show that the airflow pattern is similar for the three-center arch section under different ventilation velocities and cross sectional areas. The shape of the tunnel cross section and wall are the critical factors influencing the airflow pattern. The average velocity points are mainly close to the tunnel wall. Characteristic equations are developed to describe the average velocity distribution, and provide a theoretical basis for accurately measuring the average velocity in mine tunnels.     

Analytical and numerical modeling for the effects of thermal insulation in underground tunnels

The heat How generated from the infinite rock mass surrounding the underground tunnels is a major cause for the increasing cooling demands in deep mine tunnels.Insulation layers with lower thermal conductivities on tunnel walls and roof ceilings are believed to supply a thermo-barrier for heat abatement.However,it is found that no systematic theoretical investigations were made to predict and confirm the effectiveness of underground thermal insulation.Specifically,investigations on the underground insulation problems involving heat flows through the semi-infinite hot rock mass and insulation layer were not sufficient.Thus,in this paper,the thermal characteristics,accompanied with heat flow through the semi-infinite rock mass and the insulation layer,were modeled by both analytical and numerical methods with focus on underground mine tunnels.The close agreements between models have indicated that the thermal insulation applied on tunnel surfaces is able to provide promising heat abatement effects.     

曲线盾构隧道掘进地表沉降计算模型研究

盾构隧道掘进过程中产生的地层损失和施工荷载是引起地表沉降的主要因素,曲线盾构隧道的非对称性使得掘进引起地表沉降规律更加复杂。基于直线盾构隧道掘进引起地表沉降的研究成果,考虑实际工程中隧道会由于自重而沉降到土体边界底部和曲线盾构隧道地层损失的非对称特征,建立了曲线盾构隧道掘进引起地表沉降的地层损失模型,同时将建立的模型与已有曲线隧道地层损失模型进行对比研究。结果表明:本文建立的地层损失模型引起的地表沉降变形值更大,受转弯半径的大小影响,当隧道转弯半径大于1000米后,曲线隧道与直线隧道地层损失引起地表沉降值变化较小,而当隧道转弯半径小于300米时,此时地表沉降值对隧道转弯半径的敏感性较高,文章建立的计算模型可以很好的体现出小转弯半径隧道引起的地表沉降值的影响程度更大;通过将两种不同地层损失模型引起的地表变形与实际工程进行比较分析,验证了文章建立的计算模型与实际数据更接近,误差更小,显示该模型能够较好地反映实际情况,研究成果为曲线盾构隧道掘进引起地表沉降分析和预测提供参考。