硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题

从深部开采环境阐述了金属矿硬岩在高地应力作用下的储能特征,并从深部开采工艺方面分析了随着金属矿山开采深度的不断增加,连续采矿方法已经成为未来深部开采的必然趋势。通过分析,认为处于高应力下的硬岩矿体在承受连续采矿法带来的动力扰动时,可以认为是岩石动静组合的受力问题。在此基础上,利用岩石动静组合加载理论分析了硬岩矿山在深部开采中的几个关键动力学问题,主要包括:硬岩矿山深部开采中的系统扰动和岩爆、深部开采中爆破引发的矿震及巷道失稳现象、深部硬岩开采中的能量释放与有序调控。理论分析和工程实践证明,硬岩金属矿山深部开采中存在的很多动力学问题可以利用岩石动静组合加载理论进行科学论证和分析,这对深部采矿的工程实践有较好的指导意义。     

岩体中电磁辐射信号的产生与传播

从压电效应机制出发,研究岩体在应力波作用下电磁辐射的传播规律.研究结果表明,岩体中电磁辐射随岩体的初始损伤增大而减小,随传播距离发生衰减,在应力波源处信号最强;随压电系数以及岩体的波阻抗增大而增大;随电阻率增大而增大,相对其它4个参数而言,其影响幅值较小.研究结果与现有的室内实验及现场观测结果相吻合.     

高应力硬岩板裂破坏的研究现状与展望

在深部高地应力硬岩开采过程中,经常可以观测到与开挖面基本平行的板裂破坏,这种破坏形式不同于剪切破坏,目前已引起国内外学者的广泛关注。通过工程现场高地应力硬岩板裂破坏的实例分析,观察到硬岩的板裂、片帮、V形槽、岩芯饼化等张性破坏特征,并对高应力硬岩的理论和试验研究现状进行了论述,给出了目前高应力硬岩板裂破坏的工程判据曲线,最后对硬岩板裂破坏的进一步研究工作进行了展望。     

应力波在层状矿岩结构中传播的新算法

为考察不同形式的主尖力波通过夹层等岩体结构时的传输效应和能量传递效果，本文给出了一种求解应力波在层状矿岩结构中传播效应的新算法－等效波阻法，使用这种方法即可很容易地求算不同加载波形和不同矿岩结构条件下的透射效应和能量传递效果。     

非线性法向变形节理对岩体电磁辐射传播 的影响研究

 为了明确非线性节理对岩体电磁辐射传播过程中强度的影响,从压电效应机制出发,给出含石英等压电介质岩体在应力波作用下所产生的电磁波与入射应力波之间的关系。并依据两者之间的关系及应力波在非线性节理面的透反射解,获得应力波作用下岩体电磁辐射强度变化与节理参数之间的关系表达式。同时,研究节理的变形和入射波频率对电磁辐射强度的影响。结果表明,在震源中心,电磁辐射强度最大,随传播距离发生衰减。电磁辐射强度随节理变形增大而增大;并且随着传播距离的增大,高频电磁信号衰减比低频信号衰减要快得多。     

露天采矿爆破振动对砌体结构破坏效应预测的Fisher判别模型及应用

 应用Fisher判别分析理论并结合工程实际特点,从爆破振动特征参量和砌体结构自身特性这2个方面出发,选取峰值质点振动速度(PPV)、爆破振动主频率、主频率持续时间、灰缝强度、圈梁构造柱、房屋高度、屋盖形式和砖墙面积率8个影响因素作为判别因子,建立爆破振动对砌体结构破坏效应预测的Fisher判别分析模型。将该方法应用到湖北一露天采场爆破振动对砌体结构破坏效应预测问题中,利用现场实测的108组数据进行训练和检验,回判估计的误判率为0.083,通过求解判别函数,认为峰值质点振动速度为最重要的判别指标,其后依次为圈梁构造柱、屋盖形式、砖墙面积率、房屋高度、爆破振动主频率、主频率持续时间和灰缝强度,可以为同类工程在选取爆破振动对砌体结构破坏效应的判别指标方面提供参考。利用其他12组现场数据作为预测样本进行测试,预测结果与实际情况吻合较好。研究表明,该方法回判估计的误判率低,判别性能良好,是爆破振动对砌体结构破坏效应预测的一种有效新方法,可以在实际工程中进行推广应用。     

基于第二类切比雪夫多项式的岩土参数概率分布推断

基于数值分析中的逼近原理,提出了描述岩土参数概率分布的第二类切比雪夫正交多项式逼近法。直接根据试验样本值,运用第二类切比雪夫正交多项式来拟合岩土参数的概率密度函数。研究结果表明,采用该方法所得到概率密度曲线非常接近实际统计频率分布,为较大样本条件下描述岩土参数的概率分布提供了一条新途径。     

岩石强度等级的模糊评价

岩石力学强度对评价围岩的稳定性是极其重要的.但由于岩石分布以及分布环境的不确定性,岩石样本的采集具有随机性,因此很难精确的评价岩石的强度等级.本文利用模糊数学的最大隶属原则将岩石分成5个等级,并进行评价.     

基于HHT方法的爆破地震信号分析

在介绍HHT(Hilbert HuangTransform)理论的基础上,结合现场测试,将这种理论引入到爆破地震信号分析中。HHT方法主要通过经验模式分解方法将信号分解成有限的固有模态函数,并对每个固有模态函数进行Hilbert变换从而得到Hilbert谱。经过FFT、小波谱对比分析,结果表明:在爆破地震信号分析中,利用经验模式分解不需要固定的基函数,可将原始信号分解为少量的、频率自高至低排列的固有模态函数,分解过程具有自适应性、高效性;再通过Hilbert变换所得的谱图能清晰地反映原始地震信号能量随时间、频率的分布。HHT法能有效地提取爆破地震信号的主要特征,更能适应信号突变快、衰减快的特征,为进一步认识爆破地震波的传播机理、破坏原因和危害判据的确定提供了新的途径。     

微波辐射辅助机械冲击破碎岩石动力学试验研究

微波辅助冲击式破岩是实现快速破碎硬岩的重要手段,开展微波辐射对岩石抗冲击性能的研究具有重要的理论和实际意义。采用工业微波炉对砂岩进行不同功率和不同时间的辐射试验,测试了砂岩在辐射前后的波速、孔隙率和动态力学强度。结果发现:在5 kW的辐射功率下砂岩升温速率达到1.29℃/s,3 kW的辐射功率下达到1.04℃/s;微波辐射后砂岩波速不断降低,孔隙率不断增大,5 kW辐射4 min后波速降低了34%,孔隙率增加了近70%;在5 kW和3 kW辐射4 min后,砂岩动态压缩强度分别降低了60.4 MPa和44 MPa。研究结果说明微波辐射能够使砂岩快速升温,在热应力的作用下试样内部产生裂纹并扩展,使得波速下降而孔隙度增大。辐射加热大幅地降低了砂岩动态压缩强度。