陕北地区人工冻土蠕变试验研究

以小纪汗煤矿小苏计井筒检查孔为研究对象,在安徽理工大学冻土实验室内进行试验,根据冻土的单轴抗压强度试验、单轴蠕变试验及其数据分析得到冻土本构关系曲线以及蠕变曲线规律,这对陕北地区矿井井筒的冻结法的设计和施工具有指导意义。     

水—岩化学腐蚀损伤作用下红砂岩蠕变特性试验研究

为探讨水—岩化学腐蚀损伤作用下红砂岩的蠕变力学行为,设计开展了不同浓度和pH值Na2SO4溶液化学腐蚀作用下的单轴压缩和分级加载蠕变试验.结果表明:红砂岩的水—岩化学腐蚀损伤情况与化学介质浓度和溶液pH值密切相关,酸碱性越强、浓度越高,试件内部的孔隙率越大,纵向超声波速度越小,红砂岩对化学溶液的敏感性具体表现为:酸性溶...     

基于瓦斯涌出条件下采动煤体蠕变理论研究

为了研究瓦斯涌出导致采动煤体蠕变失稳的问题,应用非线性模型理论和线性叠加原理,建立了动载荷条件下的非线性蠕变方程来模拟含瓦斯煤体失稳过程。结果显示:新蠕变方程能够很好地描述瓦斯涌出过程中含瓦斯煤体蠕变失稳过程;当应力接近屈服应力时,仅需一个较小的动载荷就可以使煤体在较短时间内失稳。这对煤矿煤与瓦斯突出防治具有一定的参考意义。     

红砂岩单轴压缩蠕变试验及模型研究

为了研究红砂岩蠕变特性,对红砂岩进行了单轴压缩蠕变试验。以试验结果为基础,建立了非线性黏弹塑性蠕变模型,并基于BFGS非线性优化算法对该模型参数进行了识别。结果表明,红砂岩具有明显的蠕变特征,建立的模型可以同时表征岩石瞬时加载应变、衰减蠕变、稳态蠕变以及加速蠕变等蠕变特征。最后,将非线性黏弹塑性蠕变模型进行了大型有限差分法软件FLAC3D的二次开发,并对红砂岩单轴蠕变数值模拟试验,同时将数值模拟蠕变曲线与试验蠕变曲线进行了比较分析,验证了非线性黏弹塑性蠕变模型的实用性。     

轴向荷载下岩石剪切破坏时效损伤蠕变模型研究

岩石蠕变滑移失稳是诱发断裂滑移型岩爆的主要原因之一,为了揭示岩石蠕变失稳过程的力学响应特征,文中通过理论分析和试验研究,分析了岩石剪切滑移失稳过程的蠕变增长模式和力学响应特征,建立了轴向荷载作用下的岩石剪切破坏时效损伤蠕变模型。研究结果表明:该模型可以很好地描述岩石剪切滑移失稳过程的蠕变演化特征,也能够表征岩石不同蠕变演化阶段的力学响应差异;在轴向荷载作用下,岩石剪切滑移失稳过程具有明显的阶段化特征,存在典型的减速蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段;岩石蠕变增长速率受弹性模量和黏性系数等影响,也受时效损伤效应影响,尤其对于加速蠕变阶段影响显著,这是造成岩石非线性加速蠕变失稳的原因之一。     

煤体在冲击荷载作用下的损伤机制

以静力学、冲击动力为实验手段,得出煤在不同应变率荷载下的应力-应变关系。根据实验结果及煤体动态力学特征,通过改进朱-王-唐本构模型建立了体现煤体应变率效应、损伤特征的本构方程。将建立的方程嵌入有限元程序中对煤体在不同峰值冲击荷载作用下的损伤机理进行研究,研究结果表明:煤体在冲击荷载下出现层状间隔劈裂结构,煤体的劈裂损伤主要有2种形式:①由较大拉剪应力形成的"快速跃升式"损伤;②拉剪-压剪交替作用累积形成的"慢速阶梯式"损伤。     

爆破动荷载作用下深埋隧道失稳破坏模拟研究

为了研究爆破动态扰动对深部隧道工程的影响,借助颗粒流程序PFC开展爆破动荷载作用下深埋隧道失稳破坏的数值模拟,分析了不同埋深隧道围岩的损伤演化规律。研究结果表明:在距离隧道一定高度的顶面施加爆破动荷载,随着埋深的增加,围岩损伤程度越严重,损伤集中于隧道的两帮,并逐渐由隧道右侧向顶板发展;隧道的失稳破坏是由爆破荷载和地应力共同造成的,爆破荷载主要使隧道围岩产生节理裂隙,而在高地应力的持续作用下,可能引发岩块的剥离和弹射。     

复杂应力路径人工冻土三轴剪切试验及本构模型

构建人工冻土BP神经网络本构模型,利用冻土三轴实验数据对神经网络模型进行训练,并2次开发有限元本构程序。用BP神经网络本构模型能很好的反映人工冻土非线性,人工冻土三轴数值模拟值和实验值误差在2.43%范围内。通过深井冻结工程数值模拟表明:人工冻土BP神经网络本构模型能较好的描述复杂应力路径变形特征,数值结果和现场实测规律一致,且和实测位移误差在5.0%;应用BP神经网络冻土本构模型准确预测预报人工冻土帷幕应力场和变形场,为冻结工程设计与施工提供参考。     

基于Burgers模型的岩盐蠕变参数试验研究

针对岩盐矿地下开采结构参数的时间依赖性,开展岩盐蠕变试验。通过岩盐单轴压缩试验获得其瞬时抗压力学特性,据此设置合理的蠕变压力级别;采用单体多级加载方式进行单轴压缩蠕变试验,获得2组不同埋深岩盐蠕变变形-时间曲线,选取4元件Burgers模型对试验曲线进行拟合分析,得到试验岩盐蠕变特性表征参数。研究结果表明：岩盐单轴压缩强度具有显著的时间弱化性,长期强度小于瞬时强度的70%;Burgers模型能够合理的描述试验岩盐的蠕变变形特征,拟合的蠕变参数能够为地下盐矿采场结构参数的设计提供借鉴。     

渗透水/气压反复循环下软岩剪切蠕变试验及本构模型研究

为探究软弱夹层在雨水反复作用下的剪切蠕变特性,以西南地区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,利用实时渗透水/气压循环剪切试验系统,开展了渗透水/气压循环剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的剪切蠕变特性和长期强度劣化机理,并建立了考虑Weibull分布的蠕变损伤本构模型。结果表明：1)软弱夹层具有明显的蠕变特性,随渗透水/气压循环次数的增加,破坏前剪切变形逐渐增大,破坏时呈现出韧性与脆性两种不同的破坏形式;2)随渗透水/气压循环次数的增加,软弱夹层的劣化程度呈增大趋势,但最终趋于一定值,其劣化程度可用函数D_i=0.7717×[1-exp(-0.1n)]来表示;3)基于试验数据,提出了基于Weibull分布理论的损伤黏塑性元件,构建了渗透水/气压循环蠕变损伤模型,模型能够很好地描述软弱夹层蠕变的三阶段。研究成果对含软弱夹层的高陡边坡长期稳定性分析具有重要指导意义。     

单向初始荷载下爆破漏斗破坏效应试验研究

深井矿山通常面临着高地应力开采环境,同时高地应力反作用于爆破破岩过程.为研究单向初始荷载对爆破漏斗破坏的影响规律,分析了初始荷载对爆生裂隙的影响机制,并进行了侧向爆破模型试验及数值模拟分析.研究表明:外加初始荷载对爆破裂隙范围的影响程度取决于爆炸荷载大小和岩石力学参数,岩石裂隙区主要受控于拉伸应力与抗拉强度的关系;在裂...     

冻土单轴蠕变特性下冻结壁的受力与位移分析

基于冻结壁在卸载状态下冻结壁-周围土体共同作用的力学模型,利用冻土蠕变时的本构方程,模拟弹塑性力学的平面应变模型,分析人工冻结壁在井筒短段掘砌开挖过程中的力学特性,并推导出冻结壁的厚度计算公式。通过对实际工程的分析计算验证,该计算方法可应用于冻结壁的设计计算。     

中远场振动有限元分析中微差爆破荷载的等效施加方法研究

建立了微差爆破荷载等效施加方式的关系式, 首次提出了中远场振动有限元分析中的微差爆破荷载的等效施加方法。结合新城金矿采场中深孔微差爆破回采项目, 基于动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA, 应用微差爆破荷载等效施加方法模拟距爆源不同距离的中远场巷道围岩质点振动速度, 通过对数值模拟和现场数据的分析比较, 证明了微差爆破荷载等效施加方法的有效性和可行性。该方法显著提高了爆破荷载下中远场岩体振动特性数值模拟的效率。     

循环荷载作用下岩溶路基土的动力特性试验研究

在现场调查的基础上, 针对高铁通过岩溶区域典型土样, 开展了模拟高铁循环荷载作用下的动三轴试验, 研究了高速列车运行荷载作用下岩溶路基土的动力特性。结果表明, 振动前期土体动应变随着振动次数的增加几乎呈线性增大, 振动后期动应变呈非线性增加, 应变增量逐渐减小, 并最终趋于稳定。随着振动次数的增加, 土体中孔隙水压力逐渐增大, 但总体增加幅值不大; 土体破坏后, 即使振动次数继续增加孔隙水压力也不再增大。因此, 在岩溶地区进行高铁工程建设, 一定要分析不同设计时速产生的高速循环荷载对路基稳定性的影响, 采取有效防治措施, 确保工程建成后列车的正常运营和行车安全。     

路基软土的物理力学性质蠕变试验研究

软土变形具有显著的时效性,这是由固结特性和蠕变特性共同决定的。通过改良的三轴压缩仪进行试验,对试验数据进行分析,得到了一些结论,对工程中的地基变形计算和稳定性预测具有重要意义。     

基于动力学仿真的无轨胶轮车车架有限元分析

以某无轨胶轮车车架为研究对象,首先建立整车动力学仿真模型,运用多体动力学软件分析了几种工况下车架所承受的动载荷特性,然后根据仿真得出的最恶劣工况施加载荷和边界条件,建立车架有限元模型,采用有限元方法分析车架应力,最后根据应力结果改进车架结构设计。结果表明,改进后的车架结构可同时满足强度和轻量化要求。结合动力学仿真的有限元分析其结果更接近实际,可为无轨胶轮车车架结构设计提供理论依据。     

基于内蕴时间理论的网纹红土蠕变研究

该文基于内蕴时间理论对特定类型土质网纹红土的蠕变进行研究。作者先提出了单向固结条件下基于内蕴时间理论的土流变的本构方程,再通过对网纹红土未扰动土样进行了在分级连续加载与分别独立加载条件下的有侧限固结蠕变试验,然后将反算得出的蠕变曲线和相同条件下的试验得到的新的蠕变曲线进行比较,验证了本构方程的正确性。结果表明,作者所提出的土流变本构方程无论是分级连续加载还是分别独立加载都能准确地反映网纹红土的流变特性,这就更方便于实际工程的应用。     

冷冻管直径对冻土冻结影响规律的试验研究

近年来冻结施工方法越来越多地使用在城市土木工程施工中,但由于受冻土冻结理论基础的缺失和研究方法的局限,长时间以来人们对冻结法的设计始终没有找到较为理想的方案,参数变量选取遇到很大困难,同时在施工阶段没有较为标准统一的技术规范参照,使得该工法的实际应用往往出现工程量浪费、施工混乱和工程质量无保障等情况,而其中冷冻管直径是主要影响参数。通过同轴管土体冻结试验的研究,采用不同直径的冷冻管进行冻结试验,利用Fluent模型分析冻结过程的温度场分布规律,确定了最优冷冻管管径的选择方法,为冻结法的设计及施工提供依据。     

基于动态非线性模型的带式输送机滚筒有限元分析方法

滚筒是带式输送机的关键部件,关系到整个输送机系统的安全性和可靠性。建立了动态非线性加载模型,提出了动态非线性载荷作用下的驱动滚筒有限元分析方法,准确映射了滚筒工作中实际载荷状态,应用工程案例进行了验证,分析结果表明该方法精度较高,对提高滚筒的设计水平有重要的意义。     

岩体蠕变大变形有限元分析及其在金川矿的应用

针对金川矿岩体变形的时间效应和岩体大变形两个主要岩石力学问题, 探讨了岩体蠕变大变形有限元分析的理论和方法, 并应用于金川矿岩体稳定性分析研究。结果表明, 采用该方法的分析计算结果较前人研究结果更接近于实际。