等幅循环加载岩石非均匀变形演化试验研究

为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析研究发现:循环加载过程中,随着循环次数的增加,试件的非均匀变形场逐步演化,变形局部化现象愈加明显;非均匀变形在循环加载过程中存在时间滞后和变形累积特征,且分级等幅循环加载过程中其峰值应力的增加会使非均匀变形的滞后特性与累积特征更加明显;在试件发生破坏前,加载顶点和卸载底点的非均匀变形指标数值逐渐接近。研究循环加载作用下岩石的非均匀变形演化规律,可为岩石破坏提供新的前兆信息。     

考虑残余应力的砂岩损伤理论模型

采用自行研制的重力恒载蠕变渗流实验系统开展了砂岩恒定围压下的循环加载试验,得到不同围压下砂岩的应力应变过程。考虑岩样加载过程中的非线性变形特性,假定了轴向应力是轴向应变和球形应力函数;利用热力学基本原理,分析岩样损伤演化过程中能量耗散及转化关系;将受载岩样应力分为有效弹性部分和损伤部分,弹性部分受载损伤演化,损伤部分最终演化为残余应力;基于损伤力学基本原理,理论推导建立了三轴压缩情况下考虑残余应力的砂岩损伤本构关系,并对理论模型进行实验验证。研究结果表明所建立的损伤本构模型能很好地反映岩石受载损伤全应力应变过程,也能反映出围压对岩石损伤能量耗散的影响规律,随着围压的增大,砂岩需要损伤演化消耗的机械能也越大。     

走进新课堂中的几点体会

从当前全面实施素质教育的要求来看，激发学生积极参与课堂教学，就是为了提高课堂教学效率，养学生的学习能力和创造思维能力。在初中数学教学中，如何实施素质教育，提高课堂教学的质量和效牢？这是当前数学课教学的一个重要课题。课堂教学是教师与学生相互沟通的过程。教师首先要有扎实的知识储备，教师的教学要具有知识性、启迪性、趣味性，充分激发学生的兴趣和探究心理。     

基于非达西渗流的采空区自然发火数值模拟

为了研究非达西渗流下的采空区自然发火情况,对4种不同平均粒度的破碎岩样分别进行了稳态渗流实验,再对得到的数据按非达西方程处理,然后进行二元拟合得到非达西渗透系数 K 与孔隙率 n 和粒度 d 的关系式以及非达西流因子 β 与 n 和 d 的关系式。依据流体动力相似准则的雷诺准则将这些关系式推广应用到实际采空区,结合采空区动态移动的特点,建立了移动坐标下的采空区漏风流场、氧浓度场和温度场相耦合的自然发火数学模型,利用有限体积法编制了数值解算程序。以河东矿31005工作面的采空区为例,解算得到了不同推进速度下的氧浓度场和垮落煤岩温度场的分布情况,比较分析后得出加快推进速度能显著降低该采空区自然发火危险。     

煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制

掌握声发射信号时-频域特征及其与煤岩力学性质间的本质联系是利用该方法预测、预警煤岩失稳的基础。以具有不同夹矸和原始裂隙煤岩压缩破坏声发射监测试验为基础,引入小波变换方法,结合数字信号分析、岩石力学等相关理论深入分析煤岩破坏过程声发射时-频信号演化规律,构建了裂纹扩展释放弹性能引起应力波的振幅、频率力学表达。结果表明:受所含弱夹矸或裂隙增加影响煤岩强度、弹性模量降低,峰后软化特征明显,声发射存在由低幅振荡向高幅脉冲转化的信号激增点,强度越高,能量信号幅值显著提高、累积总能量越多,波形幅值增加,信号波形两相邻波峰间隔时间增长,夹杂的小幅振荡波越少;db5和sym2小波基函数分别与激增点、峰值点时域波形相似度最高,更适用于煤岩声发射信号研究;试验所用煤岩声发射信号主频带为0～70 kHz,煤岩强度越低信号频率分布越宽泛,随所受应力升高信号频带分布范围逐渐向主频移动。弹性模量和裂纹扩展速率共同确定了应力波振幅的变化范围,裂纹尺寸决定了振幅和频率的变化趋势,裂纹扩展速率是决定应力波频率的关键参量,进而3个参量共同影响声发射信号时-频特征。试验结果建立了裂纹表征参量与声发射信号频率、幅值的定性描述,为提高声发射信号监测准确性提供了理论基础,开展该理论的定量化应用是后续研究工作的重点。     

甲烷氧化菌群在瓦斯煤样中有效存活时间试验研究

为了研究甲烷氧化菌群在瓦斯煤样中的有效存活时间,开展了相同瓦斯条件下煤样甲烷氧化菌群存活试验研究。首先,搭建了瓦斯浓度变化实时测试系统;其次,将制备好的煤样放入2个测试瓶中,注入相同瓦斯气体,一定时间后分别在2个测试瓶中注入相同体积的甲烷氧化菌菌液和无菌水,分别测试样瓶中瓦斯浓度变化。分析测试试验结果发现:注入甲烷氧化菌菌液的煤样瓶中瓦斯浓度变化较快,且菌液能在31~60 h左右时间内保持持续的降解作用,之后甲烷浓度变化变缓;在相同条件下,甲烷氧化菌液在含瓦斯煤样中的存活时间约在31 h以上。     

不同瓦斯菌群对改性煤样工业分析试验的影响研究

利用微生物技术治理矿井瓦斯问题是未来解决瓦斯的一种新的技术探讨,为了探究瓦斯菌群对含瓦斯煤样的有效作用,从4个地点采集不同的土壤样品低成本培养出甲烷氧化菌混合菌群,并利用所培养出来的菌液对含瓦斯煤样进行改性并开展工业分析试验。瓦斯菌群改性煤样进行工业分析试验的结果显示,利用水稻田区土壤和泔水区土壤培养的菌液作用对煤样挥发分的增幅和灰分降幅最大,北京奥林匹克森林公园湿土培养的菌液作用对煤样固定碳增幅最大。     

考虑块石块度及分布的人工土石混合边坡稳定性分析

为研究人工土石混合边坡中块石块度及空间分布对边坡稳定性的影响,用Python语言编写脚本生成不同块石块度、块石间距、块石轮廓等参数构成土石混合边坡模型,实现土石混合边坡块石块度及分布的随机生成。将模型导入Abaqus软件中生成土石混合边坡的数值计算模型,对土石混合边坡的稳定性进行计算,得到了块石的不同块度大小及不同空间分布对土石混合边坡稳定性的影响规律。研究表明:在含石量相同、块石块度范围为10～50 cm的条件下,随着块石块度增加,土石混合边坡的安全系数提升,塑性破坏带变宽、变长,边坡稳定性增加;当块度为10～20 cm与30～40 cm的块石分层分布在土石边坡中且块度大的块石邻近边坡下部时,安全系数较高,土石混合边坡的塑性破坏带分布面积广,边坡稳定性提升。研究结果可为人工土石混合边坡施工提供参考。     

浅埋综采面采空区遗煤CO产生规律实验研究

为探究浅埋综采面采空区遗煤氧化过程中的CO产生规律,本文以高家梁矿浅埋煤层为研究对象,与阳泉矿深埋煤层相对比,利用油浴升温氧化系统对高家梁矿不同煤层的综采工作面煤样和阳泉矿煤样进行了升温氧化实验.研究表明:高家梁矿浅埋深各煤样在低温40℃时消耗O2产生CO体积分数达到1×10-4;各煤样在氧化升温过程中的耗氧速率、CO...     

冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹动态断裂试验研究

以可调速落锤冲击试验机作为试验加载装置,采用数字散斑相关方法作为试验的观测手段,通过搭建高速数据采集系统,对岩石Ⅰ型裂纹在冲击载荷作用下的动态断裂进行试验研究。试验研究了冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹扩展过程位移场的演化特征;分析了岩石在冲击加载速度下裂纹扩展速度以及裂纹扩展距离随时间的变化规律;定量得到了岩石Ⅰ型裂纹动态断裂的裂纹张开角;同时开展了不同冲击加载速度下岩石Ⅰ型裂纹扩展速度的关系研究,研究结果表明,在试验所进行的中低速冲击加载情况下,裂纹扩展速度随着冲击速度的增加而增加,近似呈线性关系。