检索结果-内蒙古大学图书馆

中国粮油学报 2019年第10期34卷 69-76页

作者：冯永原子然河南工业大学土木建筑学院

传统pfc模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行... 详细信息

传统pfc模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行对比分析。研究表明:(1)在宏观仓壁压力方面,改进颗粒簇单元模拟所得结果与传统ball模型相比,误差降低了17.9%;(2)在颗粒细观结构方面,改进模型的颗粒堆积孔隙率下降了3.07%,而配位数增大了27%,模拟误差降低了3.12%;(3)改进模型接触力数量增加了96.3%,接触力链分布更均匀密集,能清晰反映瞬时拱此消彼长的动态变化。本研究建立的改进颗粒簇单元提高了模拟的准确度,能客观反映卸粮过程的侧压力、颗粒结构、细观力学参数动态变化。

关键词：改进颗粒簇单元 pfc数值模拟颗粒形态宏细观力学机理

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水中高压电脉冲压裂煤岩体裂纹断裂演化特征研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：鲍先凯张童崔广芹姜斌张晓凡乔建龙内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古科技大学内蒙古自治区建筑结构防灾减灾工程技术研究中心内蒙古自治区高校城市地下工程研究中心

水中高压电脉冲压裂煤岩储层是提高煤层气开采效率的重要手段。为研究水中高压电脉冲压裂煤岩体过程中的裂纹断裂演化特征及规律，基于声发射技术，通过开展水中高压电脉冲压裂煤岩体试验，利用振铃、能量定量分析了不同放电电压作用下... 详细信息

水中高压电脉冲压裂煤岩储层是提高煤层气开采效率的重要手段。为研究水中高压电脉冲压裂煤岩体过程中的裂纹断裂演化特征及规律，基于声发射技术，通过开展水中高压电脉冲压裂煤岩体试验，利用振铃、能量定量分析了不同放电电压作用下裂纹断裂演化特征，事件分布以及分形维数分析了裂纹发育扩展规律，结合pfc2D颗粒流数值模拟，与试验声发射参数对比，进一步从细观尺度研究了裂纹起裂扩展形态特征。研究表明：(1)静水压一定的条件下，不同放电电压致裂煤岩体存在最佳放电次数，煤岩体试件声发射累积振铃计数、最大振铃计数以及累积能量达到峰值，达到最佳放电次数后继续放电，各参数逐渐减小。(2)随着放电电压、放电次数增加，煤岩体内部形成大量微裂纹和多条斜向45°的X形主裂纹，达到最佳放电次数后继续放电，微裂纹数量、规模、密集程度基本不再增加，而贯通性主裂纹进一步发育、扩展，长度继续增加。(3)随着放电次数增加，分形维数值逐渐减小，裂纹逐渐从随机、无序性微裂纹向有序性、贯通性主裂纹调整，裂纹复杂程度逐渐减小。(4)数值模拟结果显示，钻孔水中放电后煤岩体钻孔周围形成了大量微裂纹和数量不等的主、次裂纹，随着放电电压和放电次数的增加，主裂纹长度增加明显。研究结果可为水中高压电脉冲压裂煤岩储层技术应用提供理论支撑。

关键词：水中高压放电声发射裂纹断裂演化 pfc数值模拟

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大倾角综放工作面顶煤损失分布特征及放煤步距优化

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煤炭工程 2024年第9期56卷 72-77页

作者：关书方杨健男姜志刚王明强杨长益师皓宇开滦(集团)有限责任公司生产技术部河北唐山063012 华北科技学院矿山安全学院河北燕郊101601

为提高唐山矿0291综放工作面的顶煤回收率,针对生产过程中的端头、架间、初采等7个方面的顶煤损失问题,理论计算了顶煤损失量,分析了工作面顶煤损失分布特征,将步距间损失作为优化对象,选用pfc2D软件对放煤步距进行优化,按照“见矸即停... 详细信息

为提高唐山矿0291综放工作面的顶煤回收率,针对生产过程中的端头、架间、初采等7个方面的顶煤损失问题,理论计算了顶煤损失量,分析了工作面顶煤损失分布特征,将步距间损失作为优化对象,选用pfc2D软件对放煤步距进行优化,按照“见矸即停”原则,比较不同放煤步距的顶煤放出量,模拟结果表明:顶煤放出量随着支架的推移呈现明显的波动性,“一刀一放”的放煤量在80~560块之间,“二刀一放”的放煤量在50~680块之间,“三刀一放”的放煤量在100~1100块之间,从放出总量来看,放煤效率最高的是“一刀一放”,其顶煤放出总量为3832块,因此放煤步距优化为“一刀一放”时,可有效降低放煤步距间损失。

关键词：综采放顶煤顶煤损失分布 pfc数值模拟放煤步距优化

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岩石-充填体耦合接触面细观参数及其力学特性研究

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矿业研究与开发 2020年第3期40卷 113-118页

作者：王煜付建新杨子龙北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

矿山嗣后充填采矿过程中,矿柱与充填体易形成互相包裹的组合模型共同承受荷载作用。为了深入分析矿柱与充填体耦合接触面属性对组合模型宏观力学性能的影响,设计岩石-充填体耦合试件进行室内试验,将室内试验结果作为基准值,借助pfc颗粒... 详细信息

矿山嗣后充填采矿过程中,矿柱与充填体易形成互相包裹的组合模型共同承受荷载作用。为了深入分析矿柱与充填体耦合接触面属性对组合模型宏观力学性能的影响,设计岩石-充填体耦合试件进行室内试验,将室内试验结果作为基准值,借助pfc颗粒流软件,通过采用控制变量法,调整岩-充耦合接触面细观属性,进行单轴压缩数值模拟试验。结果表明:岩-充组合模型受到切向、法向刚度及摩擦系数的共同影响,随着耦合接触面细观参数的折减而出现强度劣化;随着耦合接触面法向刚度的折减,模型宏观力学性能呈现出先剧烈后平缓的劣化趋势,当折减系数变为基础值的两个数量级范围时,模型峰值应力应变对其敏感性降低;随着耦合接触面切向刚度的折减,模型宏观力学性能呈现出剧烈-平缓-剧烈的劣化趋势,当折减系数变为基础值的一个数量级范围时,模型峰值应力应变对其敏感性降低;模型宏观力学性能与耦合接触面摩擦系数变化为正相关关系,其趋势随着摩擦系数的变化而近似线性变化。

关键词：岩石-充填体耦合接触面 pfc数值模拟单轴压缩试验

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软硬复合煤层厚度比对卸荷破坏的控制作用

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煤矿安全 2023年第6期54卷 97-106页

作者：刘洪永李振杨建敏李龙飞郑春山合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 自然资源部油气资源战略研究中心北京100860 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

在煤炭开采和煤层气抽采相关工程中,软硬复合煤层的卸荷破坏问题是围岩支护和煤层增透改造所面临的共性问题。为了探求复合煤层卸荷过程中的力学特性及破坏过程中的能量演化规律,基于能量耗散方程及煤岩损伤模型,采用pfc数值模拟和室内... 详细信息

在煤炭开采和煤层气抽采相关工程中,软硬复合煤层的卸荷破坏问题是围岩支护和煤层增透改造所面临的共性问题。为了探求复合煤层卸荷过程中的力学特性及破坏过程中的能量演化规律,基于能量耗散方程及煤岩损伤模型,采用pfc数值模拟和室内试验相结合的方法,研究了新田煤矿4^(#)煤层复合煤层在不同软分层厚度比下的煤体变形破坏方式、力学特性及能量耗散和声发射规律,最终得到新田煤矿4^(#)软硬复合煤层厚度比对卸荷破坏控制规律;并在现场利用水力冲孔加以验证。结果表明:在三轴压缩下,不同厚度比对复合煤体变形破坏方式的作用表现在主裂纹的转移、剪切拉伸裂纹数量变化、剪切面卸荷破裂带变化上;复合煤体的应力-应变曲线以厚度比0.45(软分层厚度/复合煤层厚度)为分界点,产生“阶梯式”的平缓与剧烈变化,并与围压大小相关联;复合煤体卸荷破坏的本质是颗粒间黏结键的断裂,厚度比对耗散能的大小以及煤体颗粒间黏结键的断裂产生积极作用;且现场水力冲孔的结果与模拟结论呼应。

关键词：软硬复合煤层 pfc数值模拟煤层卸荷声发射厚度比

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砂土基微生物诱导矿化材料微细观力学特性研究

砂土基微生物诱导矿化材料微细观力学特性研究

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作者：斯日古楞内蒙古工业大学

学位级别：博士

良好的生态环境是可持续发展的重要条件,随着经济社会的迅猛发展,出现了一系列环境问题。其中,土地环境的治理和改良受到广泛关注。微生物诱导矿化技术是一种环境友好型土体改良技术。对微生物矿化土壤的材料力学特性开展系统深入研究,... 详细信息

良好的生态环境是可持续发展的重要条件,随着经济社会的迅猛发展,出现了一系列环境问题。其中,土地环境的治理和改良受到广泛关注。微生物诱导矿化技术是一种环境友好型土体改良技术。对微生物矿化土壤的材料力学特性开展系统深入研究,具有重要意义。本文从微生物诱导碳酸钙矿化生物反应动力学过程控制与优化、生成矿化物的微细观力学特性测试、微生物诱导碳酸钙矿化技术改良土体材料力学强度的微细观成因机理、微生物诱导矿化技术胶结砂土材料的强度可靠性分析等方面开展了广泛深入的研究。主要研究内容和结果如下:1、以巴氏芽孢杆菌为培育菌种,通过生物化学反应动力学进程控制,优化试验工况。以诱导生成碳酸钙的有效生成率为指标,设计正交试验,分析了影响因素的敏感性。研究了10-60℃矿化环境温度下诱导生成矿化物材料特性。结果表明:(1)低浓度营养盐、低接种量菌液比高浓度营养盐、高接种量菌液中诱导生成碳酸钙反应速率高,可以更快完成碳酸钙沉淀过程;(2)环境温度对诱导生成碳酸钙的形貌、物相、晶体结构、晶体颗粒尺寸、表面能有较大影响。(3)极差分析和方差分析结果显示,微生物诱导生成的碳酸钙影响因素主次顺序为:菌液接种量>矿化时间>营养盐浓度。优选组合方案为:20-30℃环境温度,菌液接种量1%,营养盐浓度50%,矿化时间达到24h。2、测试了微生物诱导矿化时间为1、2、3、4、5、6天的纳米硬度和30℃的20N荷载干摩擦环境下擦磨损特性。结果表明:(1)随着时间的增加纳米压痕测试的有效数据点出现增加的趋势,但最大模量没有明显的表现出随着时间的增加而增加的趋势,会在一定范围内波动,模量在35GPa-65GPa之间。(2)30℃环境下微生物诱导生成碳酸钙,20N荷载球往复式对磨5min后摩擦系数较稳定,为0.3。3、制备微生物诱导矿化砂柱,测试其抗压强度,分析了物理参数和矿化时间对微生物诱导矿化砂柱无侧限抗压强度的影响、关联机制以及强度的成因机理。结果显示:(1)反应初期强度迅速增加,随后逐渐稳定,无侧限抗压强度可达到2.38Mpa;(2)随着矿化反应时间的增加,诱导生成的碳酸钙质量逐步增加,试样最高碳酸钙生成率可达24.07%;(3)微生物胶结砂土材料孔隙率显著降低,填充后的试样最小孔隙率可达14.11%;(4)试样中碳酸钙生成率与无侧限抗压强度、孔隙率与无侧限抗压强度间均保持线性关系。(5)试验中三种粒径基质土微生物矿化处理后,粗粒砂土颗粒与颗粒接触处沉积的碳酸钙增强了咬合力,中粗砂土表面均匀沉积的碳酸钙增加了颗粒表面粗糙度,细砂土碳酸钙主要填充孔隙使得材料更加密实,从而微生物胶结后的砂体强度得以提高。4、考虑基质土颗粒级配及颗粒形貌、诱导生成碳酸钙含量比、孔隙分布特征、颗粒间的接触等因素,并依据试验结果进行赋值,建立了微生物诱导矿化砂柱的pfc三维数值模型,模拟了真实载荷作用下微生物诱导矿化砂柱的三轴压缩破坏过程。数值模拟结果和室内试验结果吻合较好。5、针对微生物诱导矿化砂土胶结过程中的不确定性,对三轴压缩条件下的砂柱实例进行不确定性分析。通过实例,以颗粒粒径和砂柱孔隙率为有效影响因子,基于数值仿真结果,建立PCE代理模型,实现了所得砂柱可靠性分析。

关键词：土力学微生物诱导矿化强度成因机理微细观力学性能 pfc数值模拟

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单裂隙岩石力学特性的单轴加载速率效应及破裂细观机理研究

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矿业研究与开发 2020年第8期40卷 66-74页

作者：王煜付建新汪杰北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为探索加载速率及裂隙倾角复合因素对裂隙岩体强度及变形特征的影响规律,分析力学参数及破坏特征与裂隙尖端应力的对应关系,基于室内试验结果,借助pfc颗粒流平台,构建直径50mm,高度100mm的圆柱岩石模型,嵌入宽度为15mm的贯穿裂隙,开展... 详细信息

为探索加载速率及裂隙倾角复合因素对裂隙岩体强度及变形特征的影响规律,分析力学参数及破坏特征与裂隙尖端应力的对应关系,基于室内试验结果,借助pfc颗粒流平台,构建直径50mm,高度100mm的圆柱岩石模型,嵌入宽度为15mm的贯穿裂隙,开展单轴加载试验。结果表明:相同加载速率下,裂隙体模型峰值应力随着裂隙倾角的增加呈现出三次方增长趋势;相同裂隙倾角下,加载速率对裂隙体模型峰值应力有强化效应;低倾角裂隙体存在一次加速强化阶段,高倾角裂隙体存在二次加速强化阶段;裂隙体模型破坏形式随着裂隙倾角的增加呈现出"张拉-复合-剪切-张拉"的规律,其内部微裂纹数量随倾角的增大而增加;低倾角裂隙体模型裂隙尖端应力呈现出多峰值应力现象,高倾角裂隙体模型呈现出单峰值应力现象;不同半径处裂隙所对应尖端应力各不相同,其应力差值与模型破坏形式存在相关性。

关键词：裂隙体模型单轴压缩裂隙尖端应力 pfc数值模拟

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急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数研究

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矿业研究与开发 2023年第3期43卷 13-21页

作者：张杰叶义成姚囝龚文柏黄洋武汉科技大学资源与环境工程学院浴湖北武汉430081 甘肃镜铁山矿业有限公司甘肃嘉峪关市735100

针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结构参数确定困难问题,基于Bergmark-Roos方程放矿理论,分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征,推导出了放矿的矿石损失率及贫化率理论计算公式。基于矿石损失、贫化率的理论计算公式,用... 详细信息

针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结构参数确定困难问题,基于Bergmark-Roos方程放矿理论,分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征,推导出了放矿的矿石损失率及贫化率理论计算公式。基于矿石损失、贫化率的理论计算公式,用Python语言开发了急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数优化程序,输入矿体倾角、厚度及矿岩散体流动参数后,该优化程序可自动计算出急倾斜中厚矿体的采场结构参数,有效地解决了采场结构参数确定难题。结合某铁矿的实际情况,采用优化程序计算了采场结构参数,根据计算结果进行pfc^(2D)数值模拟放矿试验。研究表明:pfc^(2D)数值模拟与优化程序计算得出的放矿损失贫化指标十分接近,矿石损失率平均误差值为1.82%,贫化率平均误差值为1.17%。此外,优化程序计算的开采参数下放矿指标都低于15%,放矿效果较好,能够为无底柱分段崩落法采场结构参数设计提供指导。

关键词：急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数优化 Bergmark-Roos放矿理论 pfc数值模拟

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无底柱分段崩落法放矿数值模拟

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矿业研究与开发 2013年第6期33卷 12-14,30页

作者：王平李彬李艳马俊华中科技大学湖北武汉430074 武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081

结合程潮铁矿实际采场情况,利用pfc3D软件,对放矿过程进行数值模拟实验,验证了椭球体放矿理论。根据数值模拟结果,对采场结构参数进行优化,分析不同放矿步距下矿石回收情况,结合该矿的生产现状,提出现行放矿步距扩大至3.0m的建议。

关键词：无底柱分段崩落法放矿布距回收率 pfc数值模拟

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基于pfc^(2D)的采场覆盖层厚度研究

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矿业研究与开发 2011年第6期31卷 11-13,70页

作者：孙明伟盛建龙程爱平武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081

无底柱分段崩落法的回采工作必须在覆盖岩石下放矿,崩落矿石和覆盖层废石直接接触,矿石在覆盖层废石的包围下从放矿口放出,矿石的贫化率及损失率较大且较难控制,因此,研究合理的覆盖层厚度对矿山生产具有重要意义。某铁矿采用无底柱分... 详细信息

无底柱分段崩落法的回采工作必须在覆盖岩石下放矿,崩落矿石和覆盖层废石直接接触,矿石在覆盖层废石的包围下从放矿口放出,矿石的贫化率及损失率较大且较难控制,因此,研究合理的覆盖层厚度对矿山生产具有重要意义。某铁矿采用无底柱分段崩落法,应用椭球体放矿理论和pfc2D数值模拟两种手段对其覆盖层厚度进行分析研究,从而确定出适合于该矿采场的合理覆盖层厚度。

关键词：无底柱分段崩落法覆盖层厚度椭球体放矿理论 pfc数值模拟

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