煤岩动力灾害预测的微电流技术及其应用研究

为探索基于微电流技术的煤岩动力灾害预测新方法,利用自主研制的矿用微电流监测仪,在冲击地压煤矿回采工作面开展现场测试,研究得到巷道煤体微电流空间分布规律及回采过程工作面前方煤体微电流时域响应规律,结合现场微震事件确定基于微电流响应的煤体失稳破坏前兆特征,验证微电流法在煤岩体应力观测和动力灾害监测预警中的可行性。结果表明：巷道围岩能够激发出强度为数十微安的微电流,其大小分布与应力分布具有一致性,从巷帮向煤体深处表现出先增加后减小然后趋于稳定的变化规律;微电流对工作面推进过程响应较好,整体呈现阶梯型增加的趋势,在煤层回采期间,微电流呈逐渐增加的趋势,在停采期间,微电流呈现较为稳定的波动状态;微电流能够对矿震事件提前响应,其加速增加可作为矿震/煤体破坏的前兆特征;微电流法具有抗干扰能力强、响应灵敏、灾害预警超前性好等优点,在煤矿等地下工程应用前景广阔,但该技术尚处于试验阶段,仍需通过现场试验进一步验证和完善,以期最终为冲击地压等煤岩动力灾害的精准预测提供技术支持。     

高海拔高寒多年冻土区钻孔灌注桩施工技术

结合青藏铁路16标段DK1346 465沙拉陇仁大桥钻孔灌注桩施工实例，介绍高海拔高寒多年冻土区土体冻胀对桥梁桩基的影响、防冻胀措施及钻孔灌注桩的施工工艺和方法。     

含裂纹煤体破坏特征及声发射响应数值研究

为研究裂纹倾角对煤体破坏特征及声发射响应特征的影响,利用RFPA2D数值模拟软件对单轴压缩下含不同预制裂纹倾角的煤样进行模拟,分析裂纹倾角对试样裂纹扩展模式、力学性能和声发射响应特征的影响。结果表明,当预制裂纹倾角α为0°时,主破裂沿垂直于预制裂纹中间位置的方向扩展;对于α为15,30,45,60,75°的试样,其主裂纹扩展模式为典型的翼裂纹,或者是翼裂纹基础上发展而来的"Y"形裂纹;而α为90°的试样和完整试样,其主裂纹分布存在随机性。裂纹的存在降低了煤体的峰值强度和弹性模量,且峰值强度和弹性模量随裂纹倾角的增加而增加,前者呈二次函数的关系增加,后者呈倾斜的"S"形增加。此外,随着预制裂纹倾角的增加,煤样由延性破坏逐渐向脆性破坏过渡。破裂时声发射瞬时计数存在阶段性增长,即α为0~45,60~75,90°和完整试样,此3个阶段的试样破裂时瞬时声发射计数依次递增。     

含雁行裂纹砂岩静态加载速率效应实验研究

为研究裂隙岩体的静态加载速率效应,以含预制雁行裂纹砂岩为实验对象,测试了不同加载速率下试样的力学性质、破裂模式、能量耗散及声发射响应特征,综合声发射定位和裂纹扩展演化录像,分析了裂纹扩展演化过程及加载速率效应机制。结果表明:(1)裂隙砂岩受载过程存在着明显的静态加载速率效应。随着加载速率的升高,试样峰值强度、峰值应变、起裂应力、峰值处积累的弹性能和声发射计数峰值均逐渐增大但增幅放缓,弹性模量呈现出先增大后减小趋势,累计声发射总计数则逐渐减小。(2)试样新裂纹的起裂萌生均对应着应力的局部下降、耗散能的突升及声发射的高值响应。(3)加载速率较小时,试样沿一条预制裂纹扩展、滑移而形成剪切型破坏;当加载速率较大时,试样最终破坏模式为裂纹岩桥贯通,并由裂纹外端沿与加载方向平行扩展而成的拉破坏。研究结果为深入认识煤岩动力灾害的力学响应机制及揭示其演化过程提供了有益的参考。     

裂隙砂岩裂纹扩展声发射响应及速率效应研究

冲击地压等动力灾害是含裂隙结构面岩体破裂发育、成核的动态演化结果,借助声发射监测可精确感知破裂演化过程进而实现灾害的有效预警。测试不同加载速率下含平行贯通雁行裂纹砂岩声发射行为的全程动态时变演化规律,借助声发射三维定位重点分析裂纹扩展关键特征点处声发射时–空–频–非线性响应及其加载速率效应。结果表明:(1)裂隙砂岩裂纹扩展及声发射响应行为存在着明显的加载速率效应:随着加载速率增大,声发射计数峰值、多重分形谱宽度Δα及主频幅值均逐渐增大,Δf(α)和主频则逐渐减小,岩体破裂过程的动力显现及非线性特征也越来越明显,破裂模式也由剪切破坏过渡为张拉破坏。(2)裂隙砂岩受载全程中随着应力增大声发射计数、分形谱宽度Δα、主频幅值及低频成分占比逐渐增大,多重分形参量Δf(α)逐渐减小;特别在亚失稳阶段,声发射计数表现出多次"突增+平静"特征,频谱及多重分形参数表现出波动特性,可以根据声发射信号动态时变趋势和"突增+平静"特征对动力灾害做出临灾预警。(3)裂隙砂岩宏观裂纹起裂、扩展形成主破裂过程就是锁固体不断破裂的过程,每一次锁固体断裂均对应着宏观裂纹发育、应力突降、声发射计数高值响应、频谱及多重分形参数极值。基于微破裂演化成核多锁固体破裂理论定量地解释裂隙砂岩力学性质的加载速率效应及亚失稳阶段声发射信号几起几落的"突增+平静"前兆行为。     

900 t预制箱梁施工质量问题分析

随着我国城市桥梁的发展,预应力预制箱梁的应用越来越普遍,预制箱梁的施工质量控制也变得非常重要。文章结合实际工程案例,针对施工中存在的问题提出了相应的解决方案,验收结果表明该方法效果良好,值得类似工程参考借鉴。     

单轴压缩下宏观裂纹倾角对煤体特性影响研究EI北大核心CSCD

为研究宏观裂纹倾角对煤体特性的影响,采用YAW4306电伺服试验系统和CTA–1声发射采集系统对不同预制裂纹倾角的煤样进行单轴压缩声发射试验,分析试验过程的声发射信号特征,研究裂纹倾角对声发射响应、煤样峰值强度和裂纹扩展方式的影响。试验结果表明:宏观裂纹的存在对试样声发射信号的变化规律有显著影响,且声发射信号变化与载荷变化具有很高的一致性,能够很好地反映含宏观裂纹煤样受压时内部破裂发展情况;裂纹的存在降低煤体的强度,且随着裂纹倾角的减小,峰值强度受影响越来越明显,呈现出逐渐减小的趋势,通过曲线拟合,得出二者近似成二次函数关系;裂纹倾角为0°,15°,30°和45°的煤样,其破坏过程中主要裂纹形态为翼型裂纹,并伴有各方向细微次生裂纹;倾角为60°和75°的煤样,其主要裂纹形式为反翼裂纹;当倾角增至90°时,煤样无表面扩展裂纹,此时煤样的破裂方式为劈裂。     

受载煤体微电流效应及煤岩动力灾害预警应用展望

利用建立的受载煤体微电流测试系统,开展不同加载条件下煤样微电流测试试验,研究揭示煤体受载变形微电流效应,分析煤体受载变形过程微电流响应特征,研究微电流与煤体力学行为间的定量关系,提出微电流法预测煤岩动力灾害的原理,结合现场实践结果,对微电流技术的应用前景进行展望。结果表明,煤体受载变形能够产生微电流,微电流变化与应力变化具有较好的一致性,微电流与煤体力学行为(应力、应变、应变率等)紧密相关,在压密阶段和塑性变形阶段,微电流随应变率增加而增加,在弹性变形阶段随应力和应变线性增加;煤体在扰动载荷下能够产生随应力周期性变化的微电流,即脉动直流电,其变化与应力变化一致。微电流对煤体破坏具有较好的前兆响应,微电流在加速增加过程(塑性变形阶段)中的异常波动可作为煤体渐进性破坏的前兆特征,微电流在衰减过程中的脉冲式波动可作为煤体蠕变破坏的前兆特征。煤体受载微电流效应及现场应力梯度的存在,是矿井微电流测试的重要基础;微电流与煤体力学行为间的紧密相关性,是利用微电流技术观测煤岩体应力的重要前提;微电流对煤体破坏具有明显的前兆响应,是利用微电流技术预测预报煤岩动力灾害的重要保障。微电流技术具有响应灵敏度高...     

预制裂纹煤体静载黏滑亚失稳及声电信号响应特征

亚失稳阶段是断层黏滑失稳过程中前兆信息最丰富、变化最激烈的阶段。为深入探索煤体黏滑亚失稳阶段显现特征及该过程的声电信号响应规律，开展了不同预制裂纹倾角煤样单轴下的分级加载实验，同步采集了试样的内部破裂源定位和表面位移场，以及声发射和电磁辐射信号，并对煤体亚失稳过程力学行为和声电特征进行了分析。结果表明：(1)预制裂纹倾角显著影响受载煤样内部应力分布，及亚失稳阶段新生裂纹的拓展分布情况，声发射计数和能量对应力和破坏响应明显，临近黏滑亚失稳时，声发射计数和能量同时出现激增，信号占比接近20%，该响应特征可作为裂纹煤样进入黏滑亚失稳阶段的判断依据；(2)在进入亚失稳状态后，电磁辐射活动最为剧烈，与应力骤降的发生时间几乎相吻合，主破裂发生前，电磁辐射的能量和幅值急剧增高，且峰值能量随裂纹倾角的增加呈先增后减小，裂纹倾角45°的煤样在亚失稳状态时电磁辐射计数占失稳总过程的比例最大；(3)亚失稳阶段煤样的破裂轮廓已经基本形成，预制裂纹倾角对煤样亚失稳阶段时长影响显著，倾角45°时亚失稳阶段时长占比最长，倾角为60°时最短。研究成果可为断层亚失稳状态监测方案制定，及断层构造区大型冲击地压演化及致灾机...