受载岩石能量演化特征的研究进展

能量作为一种描述“宏观系统”的“宏观变量”，其物理意义明确，信息量丰富。能量演化背后既包含了岩石自身储能状态信息又包含了岩石结构的损伤破裂信息。在深部地层中，开采扰动下的岩石能量演化特征将会更加明显，能量驱动下的岩体失稳或破坏将更加频发。为了进一步研究受载岩石能量演化方面的特征，需要对当前研究进展进行梳理。本文归纳了受载岩石的能量分配方式，分析了各组分能量用途，考虑了岩石自身因素与所处外界条件因素对岩石能量演化特征的影响。岩石自身因素包括岩石的软硬、材料均质与否、结构完整与否；外界条件因素包括围压条件的影响、卸荷条件的影响、加载速率的影响。最后指出，当前岩石受载能量演化的研究仍然处于发展阶段，需要开拓新的试验思路，开创新的试验方法，进一步挖掘能量背后携带的丰富信息量。     

深井冲击地压发生机理分析及预测方法研究

本文在总结深井冲击地压的特征和规律的基础上,对深井冲击地压的发生机理,如强度理论、冲击倾向性理论、刚度理论、能量理论、失稳理论等分别进行了分析,指出了上述各种理论的不足,结合淮北某矿顶板砂岩试验,提出了利用应变法和声发射法来预测深井冲击地压的发生,取得了较好的效果。     

神经网络在开采与矿山地震活动性关系研究中的应用

开采与矿山地震（矿震）活动性关系通常用理论公式来表达，在实际应用中需要靠经验或回归的办法来确定其参数，而用其预测的矿震活动性规律在准确性上不够理想。本文将神经网络引入开采与矿震活动性关系的研究中，以影响矿震活动性的开采强度、开采深度等因素为输入，分别以单位时间内矿震累积震级和矿震次数为输出，并将训练后的网络用于矿震活动性预测。通过将该法应用于老虎台矿矿震活动性预测实践，并与传统的回归方法作比较，结果表明神经网络能够充分表达开采与矿震活动性之间的高度非线性关系，用它预测的矿震活动性规律在准确性上优于回归方法所得结果。     

不整合地层下煤层开采覆岩裂隙场发育特征

以宁夏石嘴山矿西区3号煤层开采为工程背景,采用相似模型试验、数值模拟计算,研究深部不整合覆岩下煤层开采所引起的裂隙发育特征,并对两种方法分别得到的裂隙带形态进行对比分析。由于煤系地层与上覆地层不整合,开采扰动后应力重分布及覆岩裂隙发育具有其特殊性。研究发现：煤层开采过程中,采空区周围出现＂应力拱＂;地层不整合面的存在阻...     

西部典型矿区弱胶结地层岩石的物理力学性能特征

西部矿区弱胶结岩层与中东部矿区岩层力学性能之间的差别认识不清是导致西部矿区开采过程中灾害性事故频发的根本原因。通过现场调研、理论分析、实验室实验等方法,研究了我国煤矿区弱胶结地层地域分布规律,选取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,分析了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化规律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解实验。研究结果表明:弱胶结地层主要分布在我国的新疆地区、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充分,岩石强度普遍偏低,具有明显的松、散、弱的特性;西部矿区岩性主要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度与埋深呈正相关,随埋深增加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率与埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深增加具有一定的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角与埋深无明显的相关性;实验发现弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,循环次数越多,崩解后的粒径越小越均匀,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的主要因素;弱胶结岩石强度普遍低于中东部同类岩石强度;建立岩石物理力学性能集合可进一步明确中西部岩石间差别。     

数字开关式倾角传感器设计

倾角传感器的种类繁多,性能各异,但在诸如很多条件恶劣的现场监测等工程应用中,现有很多角度传感器的性能、造价、使用方便性等因素很难同时达到使用者的期望。基于一种数字开关式直线位移传感器,设计了倾角传感器。该直线位移传感器结构简单,使用方便,造价低,性能可靠,并制作了传感器模型进行了可行性实验,实验效果很好。     

关于土木工程专业工程实践性教学改革的探索与实践

近年来 ,高等教育的改革取得了令人瞩目的成绩 ,教学改革已迈出关键的一步 ,但是 ,统观全局 ,改革的发展是不平衡的。教学改革的力度、速度和深度均需进一步深化。以土建类专业工程和实践性教学为例 ,存在着观念陈旧 ,重课堂、轻实践的现象 ;制度上仍沿用认识、生产和毕业实习三段制 ,实践教学活动与课堂教学的融合性方面也存在一定差距。本文主要介绍我校土木工程专业实践性教学改革中进行的一些探索和实践。一、现状和问题自 1 995年“高等教育面向 2 1世纪教学内容和课程体系改革计划”实施以来 ,我校取得了一系列改革成果 ,特别是 1 999年下半年学校提出“转换机制、增强活力、提高办学效果”的方针后 ,教学改革更为活跃。新制定的 1 999年版教学计划中 ,土木工程专业工程实践类教学主要是“两实习”(认识、生产 )、“两设计”(课程、毕业设计 )。从时间长短看 ,工程实践类课程 (除基础理论实践如金工、计算机和外语类实践教学外 )达到了 2 5周 ,按 4年培养过程 1 4 4周计 ,占到 1 7.4% ,这对于与工程实际结合密切的土木工程专业而言 ,是切实合际的 ,也是进一步加强学生工程实践及动手能力培养的重要保障...     

深部矿产资源开采矿井建设模式及其关键技术

深部矿产资源开采是我国资源持续供给和保障经济高速发展的重要物质支撑,井巷工程作为进入深部开采的安全通道是进入深部开采的咽喉,因此,深部矿井建设关键技术是实现深部矿产资源开采的重要技术支撑。基于深部矿产开采矿井工程设计与装备制造先行的理念,深部矿井建设模式、优化设计与理论、矿井建设技术与智能装备、智能监控技术体系、矿井建设与生态环境互馈等方面亟待取得突破。系统分析了矿井赋存地质条件探查、数据融合反演与透明化重构技术及其亟待攻克的科学问题;梳理了深部矿井井巷优化设计方法、建设模式、建井提运装备的发展现状和面临的难题;基于深部井巷围岩"应力调控-改性-支护"理念,提出了围岩应力调控技术,地面预注浆加固、抗渗、降-隔-保温技术等围岩改性技术,以及矿井工程支护结构等围岩控制理论与及其关键技术;提出了深井智能掘进装备与智能控制系统研发体系,梳理了机械破岩掘进装备制造与发展趋势,从高效破岩与排渣、装备构成与空间优化、精确智能钻井控制3个方面分析了上排渣竖井掘进机设计与制造亟需攻克的科学问题与技术难题;围绕破岩掘进复杂工序智能监控、围岩与井壁结构稳定智能监控、井筒内运行设备智能监控,提出了深部矿井全生...     

深部地下硐室与应力场轴变关系及其围岩损伤破裂分析

针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响，建立了非均质围岩统计损伤力学模型；分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律，定义了地层临界侧压系数；开展了三山岛金矿西岭矿区埋深2000 m地层硐室损伤破裂数值模拟，得到了该矿区深部地下硐室设计与布置原则。研究结果表明，“等应力轴比”情况下硐室围岩应力集中程度最小，损伤破裂区面积最小；地应力场是围岩损伤破裂的根本原因，侧压系数越大，硐室顶、底板处应力峰值越大，围岩以拉伸破裂为主，围岩损伤破裂区面积随侧压系数增大呈指数性增大；随着地层深度的增加，硐室临界侧压系数不断减小并趋近于1，深部地下硐室对水平构造应力更加敏感；构造应力场诱使围岩损伤破裂程度增大，损伤破裂区向构造应力场围岩应力集中区转移，使得硐室围岩发生冒顶和岩爆风险升高。因此，深部地下硐室的设计与布置应结合实际地应力条件，硐室轴向、断面形状、轴比尽可能符合地应力条件，从而最大程度降低地应力场对硐室围岩损伤破裂及稳定性的不利影响。