考虑尺寸效应的裂隙岩体强度损伤力学研究

根据岩体裂隙网络的层次性分布特点, 研究岩体裂隙分形结构的标度不变区间, 以此划分岩体宏观损伤的不同层次。通过确定相对无损尺度, 利用分形结构的标度不变性, 在连续介质损伤力学框架内, 预测岩体强度损伤, 并根据统计强度理论, 预测在荷载条件下岩体强度的损伤演化。研究表明, 岩体强度的初始损伤及其演化存在一定的尺度效应。     

灰色理论在边坡岩体变形预测中的应用

边坡工程中,由于材料的非连续性、非均质性以及对结构认识的不完全性,难以用确定的函数形式对边坡变形趋势进行描述。应用灰色系统的原理和方法,对边坡的变形发展进行预测是一种有效手段。本文结合GPS变形监测所获得的原始数据,建立灰色预测GM(1,1)模型,分析边坡岩体变形趋势与边坡稳定性。结果显示:灰色预测的变形数据与实测变形数据关联度较好,灰色理论用于边坡岩体变形预测是切实可行的。     

锚固设计的关键机理路径分析法及实例分析

针对地下工程难支护问题,基于岩石工程系统(RES)理论中的关键机理路径分析法,提出了一种锚固设计的理念。然后在结合实例的基础之上,根据各因素之间的关系建立了二元交互作用矩阵;并应用关键机理路径分析算法进行耦合过程获得了关键路径收益值和反馈回路,第一次提出了良性循环作用路径这一概念。最后,针对某矿区一采准巷道确定了主要承载区和支护参数。数值分析和监测结果表明,支护达到了预定的效果。     

采场巷道围岩分类的概率统计分析方法及其应用

作者在采场巷道围岩分类的地质力学分类基础上，考虑了岩体分类因素的不确定性，首次提出了分类的概率统计方法。本文提出了各类因素定量评分标准以及分类指标修正准则，研究了基于围岩分类指标确定岩体强度和变形参数的方法。小官庄铁矿西区中的应用表明，该方法具有一定的实用价值和应用前景。     

带垫板全长锚杆和加钢筋条带的锚喷支护理论分析研究

目前，大部分全长锚杆增设垫板，并视围岩强度和施工时间施加大小不等的初锚力。为了定量分析垫板的力学作用和初锚力的支护效果，本文首先分别就软弱和坚硬巷道围岩采用带垫板全长锚固锚杆支护垫板的作用机理以及在无初锚力两种情况下受力分析和计算方法进行探讨。然后，在研究垫板破坏模式的基础上，推导出垫板破坏分析公式。最后还研究了在不稳定围岩实施加钢筋条带全长锚杆支护作用机理及喷层破坏分析方法。此研究为带垫板全长锚杆支护设计提供一个理论计算方法。     

阶段充填采矿优化设计可靠性分析与稳定性评价

针对充填采矿优化设计中充填体力学参数中诸多因素的不确定性,开展了地表岩移可靠性分析和采场稳定性评价。首先,基于某铁矿山超大采场阶段嗣后充填3种回采模式的优化设计方案,设计了充填强度正交实验,运用FLAC3D软件对矿山充填回采过程进行了数值模拟和岩移计算;其次,应用有限元正交设计算法,分别得出该矿各中段地表岩移的失效概率、可靠度指标和安全系数,开展了不同优化设计的采场稳定性评价。研究结果表明,矿体自下向上3个回采阶段可靠度依次降低,其中-250m中段地表发生剧烈沉降和变形;3个回采方案中,点柱式回采方案采场安全性最好,能满足岩移控制要求,适于工程的长期稳定性开采。     

风电出力的波动特性及预测方法研究

风能作为一种清洁能源,其有效利用对于全球能源互联网技术的发展具有重要意义。风电出力具有随机性、间歇性、波动性和不确定性的特点,这给电力系统的安全稳定运行及调度计划的合理制定等方面带来了挑战。基于大量实测数据,对风电出力的波动特性及其预测方法进行研究。首先,利用统计学的方法对风电出力在日内、日间、月度、季度等不同尺度下的平均值变化特点进行散点统计,并利用概率论对各时间尺度下的概率密度分布规律进行分析;其次,采用自回归模型与滑动平均模型相结合的时间序列法对风电出力进行短期预测。算例分析表明,风电出力具有不同时间尺度下的规律性,且文中所用预测方法误差较小,具有实用价值。     

地下大跨度破碎站硐室稳定性可靠度分析

根据叠加压缩拱承载结构和围岩耦合的力学特点,基于极限平衡理论建立了高应力矿区大跨度硐室工程的可靠度分析模型,利用FOSM法确定了高应力大跨度硐室的可靠度指标。通过对金川矿区破碎站硐室施工特点、地质调查和岩石力学3方面变异参数的均值及方差的计算,得到适合该矿区的可靠度指标计算式,并对金川Ⅲ矿区破碎站硐室的可靠度指标计算,其最小值为1.137。假设影响破碎站硐室稳定性的随机变量服从正态分布,则可靠度指标和失效概率存在确定的关系。根据标准正态分布函数关系式可以计算得到硐室结构的失稳风险概率小于5.87%,即该硐室稳定性可靠度大于94.13%满足硐室稳定性要求。     

基于光纤技术的井筒围岩稳定实时监测系统

针对井筒围岩变形监测受采动影响的问题,提出了采用光纤传感技术监测井筒围岩变形的方法.研究了光纤传感器的不同埋入方式、粘结材料以及施工工艺对结构变形监测的影响,结合金川Ⅱ矿区14行风井加固工程,设计并布设了光纤光栅传感监测系统.现场监测结果表明,基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有实时性、远程和自动监测围岩变形的优点,可以直观地得到井筒在不同位置的围岩变形分布特征,为井筒围岩变形提供了准确的测试数据.     

岩爆孕育和发生全过程数值研究

岩爆与地震、高速滑坡以及冲击地压等都属于岩石动力灾害.按照多尺度力学的观点,它们有相同的发生机制,即损伤演化诱致灾变.岩爆是工程尺度的灾变,是材料微损伤成核、生长和贯通等演化的结果.利用FEM数值方法,通过隧道断面损伤斑图的生长过程模拟工程灾变的演化过程.结果显示,岩爆区与炸药爆破坑具有相同的形状,岩爆的冲击性来自应变能的突然、集中地释放.岩爆事件可以分为2个阶段:第一阶段是岩爆体从母岩中被"V"形的软弱损伤带分划出来;第二阶段是岩爆楔形体内应变能的释放阶段.岩爆的监测、防治措施必须在第二阶段开始前完成.