深埋大断面巷道拱顶变形预测分析及支护优化研究

在综合分析某深埋大断面巷道工程地质资料和现场调研的基础上,采用基于GEOSTUDIO的有限元程序对巷道典型断面进行数值模拟分析,研究了不同支护工况下拱顶的变形及围岩应力和位移分布规律;采用数值模拟和BP神经网络对拱顶累计变形量进行预测,并结合现场监测数据对比分析了两种方法的预测效果,最后结合工程设计和施工工艺对巷道断面衬砌支护结构提出了优化改进方案。分析结果表明:巷道未支护情况下拱顶纵向位移为9.07mm,经过初期支护及二次衬砌施工围岩变形量有明显减小并趋于稳定;二次衬砌对围岩下沉变形量的控制作用较初期支护更为明显;BP神经网络对巷道拱顶累计变形量的预测效果明显优于有限元数值模拟。     

随机场模型下相关距离及参数变异系数对边坡稳定可靠度的影响

由于土体的不均匀性和不确定性,土性参数在空间上表现为各向异性。为了研究土性参数各向异性对边坡可靠度的影响,采用C++语言通过局部平均法对二维随机场进行离散,得到协方差矩阵;输入参数的均值与标准差,建立了边坡随机场计算模型。结合有限差分强度折减法和响应面法与Monte-Carlo法,对比分析了模型相关距离以及土体黏聚力变异系数对边坡可靠度的影响规律。结果表明:根据随机场计算模型,在相同土体黏聚力变异系数下,随模型相关距离增大,边坡失效概率变化随之增大;在随机场计算模型相关距离相同时,边坡失效概率随着土体黏聚力变异系数的增大而呈现出上升趋势;相较与水平方向,随机场计算模型中垂直方向的相关距离变化对可靠度的影响程度更为明显。     

边界耦合斜对称双矩形环金属-绝缘体-金属结构滤波器与电光开关的设计

基于表面等离子激元构造了一种边界耦合模式的金属-绝缘体-金属结构滤波器,该滤波器由两个斜对称矩形环谐振腔及波导管所组成,采用有限元法对该滤波器进行仿真计算和分析,得到它的磁场分布图和透射谱线图。结果表明,该滤波器在通带部分的透射率最高可达0.969,阻带部分的透射率最低接近为0,同时还具有通带与阻带较宽、透射谱线平滑的特点。调节结构参数可使得透射谱线图发生红移或蓝移的现象,设置特定的结构参数可以实现在保持第一通信窗口通过的状态下,对第二、三通信窗口的通断进行选择性控制的功能,因此,该滤波器可作为一种带通/带阻滤波器,在高密度集成电路和光纤通信中有着非常重要的应用。另外通过结构的改进并加入电光材料DAST实现了一种电光开关的功能。     

基于随机响应面法的金鸡岭岩质边坡可靠度分析及抽样方法对比

结合有限元滑面应力法和Hermite随机响应面法建立了金鸡岭岩质边坡稳定可靠度非侵入式分析模型，在此基础上研究了均匀设计抽样、LHS抽样、改进LHS抽样和分层抽样4种抽样配点方法对随机响应面的拟合精度、边坡失效概率及安全系数统计特征的影响。结果表明：（1）金鸡岭岩质边坡未支护状态下的失效概率约为18.4%，失稳风险较大，需采取支护加固措施；（2）改进LHS抽样和LHS抽样所构造的随机响应面具有较好的拟合精度，抽样配点效果优于分层抽样和均匀设计抽样；（3）建议边坡可靠度非侵入式随机分析采用改进LHS抽样或LHS抽样进行随机响应面的抽样配点计算，并尽可能多地选取样本点以外的验算点对随机响应面拟合精度进行校验。     

多层边坡稳定性可靠度及敏感性分析

结合Monte-Carlo响应面法和JC法,采用有限元强度折减法对多层边坡进行稳定性分析,构造输入参数与输出响应量之间的近似显式函数表达,提出了三维多层边坡可靠度及敏感性分析模型;通过可靠度敏感性分析,研究了多层边坡分布参数对可靠度指标的影响规律。结果表明,不同土层的随机变量分布参数对可靠度指标的影响程度存在较大差异,第1层土层的粘聚力均值及其变异性对可靠度指标影响最大。该法适用于任意分布形式的独立随机变量可靠度问题,对低失效概率边坡的稳定性分析也具有一定的精度。     

基于岩心脆性特征的致密砂砾岩储层水力裂缝复杂性分析

砂砾岩储层岩心的脆性特征与油气田水力压裂改造效果密切相关,探究砂砾岩储层的脆性特征对水力裂缝复杂性的影响能够为目标层段筛选及施工工法设计提供参考。考虑岩石破坏全过程即峰前和峰后阶段的脆性特征,提出基于岩心破坏全过程能量耗散的储层砂砾岩脆性评价模型;利用砂砾岩的单轴和三轴全应力-应变曲线以及现有脆性评价模型,验证新建立模型的准确性。在此基础上分析不同围压下岩心力学参数与脆性指数的相关性,并利用储层岩心室内测试结果和水力裂缝微地震监测结果研究储层脆性指数对水力裂缝复杂性的影响。结果表明：新建立的脆性评价模型可以综合评价岩心破坏全过程表现出的脆性特征,对不同岩性不同围压下岩石的脆 性变化较传统脆性评价模型更为敏感;不同围压下岩心强度参数和弹性模量与脆性指数呈负相关关系;脆性较强的层段更容易压裂改造形成复杂裂缝,获得更大的压裂改造体积,因此根据岩心脆性特征开展水力裂缝复杂性预测分析具有一定的可行性。     

矿岩爆破块度研究的现状与分析

采矿过程中,矿岩的破碎块度是评价爆破效果的重要指标,它直接影响矿山的技术方案、设备选型、经济效果等问题,甚至会严重威胁矿山连续安全生产。首先分析了矿岩爆破块度对矿山的影响,然后重点归纳总结了现阶段矿岩爆破块度的影响因素、描述方法、基本理论、预测方法,最后根据矿岩爆破块度研究的现状,通过分析得出了一些结果,为矿山爆破工程提供参考。     

二氧化碳管道运输系统优化模型及其应用

二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)作为能够实现煤化工行业温室气体大规模减排的前沿技术,已成为当前研究热点.而管道运输是该技术得以实施的关键环节,高昂运输成本是影响该技术大规模推广的主要因素.因此,通过开发煤化工二氧化碳(CO_2)捕集压缩、管道运输系统优化模型,实现CO_2管道运输系统内关键环节的工艺和技术优化配置,降低捕集压缩、运输及注入整个系统的总成本.将模型初步应用于陕西延长榆林煤化工CCUS项目,结果表明:当封存区域CO_2封存需求量小,而且能够在封存现场提供方便的液化压缩设备时,榆林能化煤化工企业可以采用气相压缩输送方案,并结合封存地点液化加压注入;对于大规模CO_2封存及运输需求时,推荐超临界/密相CO_2输送,能够有效减少封存区再次加压环节的成本,从而使整个流程更为经济.     

考虑降雨入渗-重分布的边坡稳定性分析

为了阐述降雨对边坡稳定性的影响具有滞后性,提出了在降雨入渗过程中进行边坡稳定性分析时需考虑降雨入渗-重分布过程。在降雨入渗-重分布过程中,建立了基于GEOSTUDIO的边坡降雨入渗数值计算模型,研究了不同降雨强度对非饱和土质边坡稳定性的影响,并对比分析了在降雨强度和降雨持时相同条件下考虑与不考虑流固耦合时边坡稳定性变化规律。结果表明:不考虑流固耦合时,边坡安全系数随持续降雨逐渐变小,并在降雨结束后7~9h降至最低,之后安全系数逐渐增大,在降雨持时入渗及降雨结束后7~9h,边坡安全系数降低速率与降雨强度正相关;考虑流固耦合作用时,边坡的安全系数逐渐变小至趋于稳定,且始终不比考虑流固耦合时小。