检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学学报 2024年第10期46卷 1728-1738页

作者：刘春康王洪江尚向凡李浩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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为了研究地震多发区尾矿的抗液化强度和动力变形特性,以某上游法尾矿库中尾矿为研究对象,首先探究沉积固结方式与尾矿细粒含量(FC)的关系;此外,通过开展动三轴试验研究FC对尾矿抗液化性能和动力变形特性的影响,并从尾矿的微观结构特征出... 详细信息

为了研究地震多发区尾矿的抗液化强度和动力变形特性,以某上游法尾矿库中尾矿为研究对象,首先探究沉积固结方式与尾矿细粒含量(FC)的关系;此外,通过开展动三轴试验研究FC对尾矿抗液化性能和动力变形特性的影响,并从尾矿的微观结构特征出发,分析FC对尾矿动力变形特性的作用机制.结果表明:上层尾矿主要经历淋滤固结和化学固结,下层尾矿主要经历自重固结,而FC随取样深度非线性增加.对数坐标下的动剪应力随动循环次数增加近似线性减小,而有效固结围压(σ′_(3c))增大使尾矿颗粒接触更加紧密,导致尾矿结构破坏需要更强的动载荷.尾矿的抗液化强度随FC增加先降低后升高,FC越小,尾矿的抗液化强度越高、循环应力比衰减越快,而FC变化对动孔隙水压比的影响较小.尾矿的动孔隙水压比–振次比曲线呈现“减速增长—稳定增长—加速增长”的3阶段发展趋势,而较大的固结压力能够在一定程度上抑制动孔隙水压增长,此外,基于三参数动孔隙水压模型,得到了适用于本文尾矿的两参数动孔隙水压简化模型.随着FC增大,尾矿的动剪切模量先减小后增大、阻尼比先增大后减小,尾矿的动力变形特性逐渐由粗颗粒控制向细颗粒控制转变,该过程细粒含量存在临界值.研究结果可为地震多发区尾矿库稳定性评价及尾矿动力分析提供理论依据.

关键词：地震多发区尾矿细粒含量(FC) 抗液化强度动力变形特性

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疲劳-蠕变交互荷载下含软弱夹层空心圆柱花岗岩变形失稳特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第11期43卷 2766-2780页

作者：易雪枫王宇李鹏蔡美峰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

为揭示金属矿深部构造破碎带在疲劳-蠕变交互荷载作用下扰动活化诱发井巷失稳的物理过程及力学响应,制备含有不同软弱夹层倾角的空心圆柱花岗岩试样,采用宏观力学试验和细观CT扫描相结合的手段,研究软弱夹层倾角对组合结构体时效失稳的... 详细信息

为揭示金属矿深部构造破碎带在疲劳-蠕变交互荷载作用下扰动活化诱发井巷失稳的物理过程及力学响应,制备含有不同软弱夹层倾角的空心圆柱花岗岩试样,采用宏观力学试验和细观CT扫描相结合的手段,研究软弱夹层倾角对组合结构体时效失稳的影响机制。结果表明:(1)组合结构体试样抵抗疲劳-蠕变交互荷载的能力受软弱夹层倾角的影响明显,当软弱夹层倾角为5°,15°,25°和35°时,典型试样破坏时的围压卸载量逐渐减小,分别为11.58,7.49,7.22和5.07 MPa;(2)在疲劳-蠕变交互加载路径下,组合结构体试样的轴向、径向和体积应变以及耗散应变能与加载阶段均服从非线性指数函数关系,但在最后一个疲劳和蠕变加载阶段组合结构体表现出不同的变形和能量演化特征;(3)组合结构体能量耗散表现为岩石基质内部裂纹萌生、扩展和贯通与软弱夹层剪切滑移变形2种形式,软弱夹层与岩石基质的不协调变形导致体积扩容与岩石破裂,随着倾角的增加组合结构体的能量耗散呈现先减小后增加的趋势;(4)CT扫描试验结果表明软弱夹层和孔洞之间破裂面的贯通是导致组合结构体破坏的根本原因,软弱夹层的最终塑性变形量与倾角呈正相关趋势。研究结果对揭示深部构造破碎带井巷围岩大变形灾害的时效扰动机制具有重要的理论意义。

关键词：岩石力学软弱夹层空心圆柱花岗岩疲劳-蠕变交互荷载能量耗散损伤演化破裂形态

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堆浸体系内微细颗粒在孔隙内迁移和附着规律

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工程科学学报 2024年第6期46卷 994-1003页

作者：陈威唐惠阳尹升华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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基... 详细信息

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基于真实的孔隙结构使用Fluent软件开展仿真模拟实验,从粒径、颗粒密度和流体流速三个方面探究它们对微细颗粒在孔隙内迁移和附着行为的影响.模拟结果表明,当颗粒粒径为1×10^(-6) m时几乎没有颗粒会沉积附着在孔隙内.而随着粒径的增大,在1×10^(-6)~1×10^(-4) m的粒径范围内,附着在孔隙壁表面的颗粒数量会呈现先增多后减少的趋势,且对于不同密度的颗粒,其附着数量在峰值处的占比均超过了90%.观察发现颗粒的主要附着部位为弯孔隙的外壁以及流速较小、坡度较缓的小孔隙内.分析认为粒径和密度越大的颗粒,其重力和惯性对其运动轨迹的影响越大,而流体对其轨迹运动的影响越小,在迁移过程中更容易靠近孔隙壁从而导致颗粒附着.且大粒径、大密度的颗粒主要在大孔隙内迁移,轨迹较为集中.而小粒径、低密度的颗粒,在高流速流体内迁移时,其水平运动幅度更大,迁移轨迹分布更加分散,更容易进入小孔隙内迁移.

关键词：堆浸微细颗粒孔隙迁移附着

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非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1743-1756页

作者：刘春康王洪江李浩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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为了探究非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律并评估其稳定性,采用理论分析、数值模拟和工程实例方法,分析了不同钻孔直径、垂直主应力σV、最大水平主应力σH、水平主应力比λ′下钻孔主应力差和塑性区的分布规律。结果表明:平行... 详细信息

为了探究非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律并评估其稳定性,采用理论分析、数值模拟和工程实例方法,分析了不同钻孔直径、垂直主应力σV、最大水平主应力σH、水平主应力比λ′下钻孔主应力差和塑性区的分布规律。结果表明:平行于最小水平主应力σh方向的钻孔内壁处均是主应力差最大区域;建立了不同λ′下钻孔主应力差最大位置计算模型,可为预测不同围岩深度下钻孔破裂发展方位提供理论指导;钻孔主应力差分布的数值模拟结果与理论计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性。当围岩参数一定时,不同钻孔直径、σH、σV下主应力差分布均为类“8”字形,不同λ′下主应力差的分布形态转变历程为圆形→椭圆形→类“8”字形;围岩塑性区先出现在主应力差最大方位,即平行σh方向,后向平行σH方向发展;塑性区的存在可能导致围岩失稳,并使得钻孔横截面由圆形向椭圆形发展。以国外某铜矿充填钻孔为例,分析了围岩主应力差和塑性区分布规律,并计算了钻孔加固的最小泥浆压力,可为提高钻孔稳定性提供工程指导。

关键词：充填钻孔非等压应力场主应力差稳定性最小泥浆压力

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干湿循环下复合激发膏体充填材料宏-细-微观强化与损伤特性

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 665-676页

作者：王贻明刘树龙吴爱祥王志凯张敏哲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

为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射... 详细信息

为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射(XRD)、低场核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)试验,揭示充填体宏观力学行为和微细观结构演化规律。研究结果表明:充填材料最优配比是矿渣掺量为50%,脱硫石膏与水泥熟料质量比为3:7,硅灰掺量为2.5%。随着干湿循环次数的增加,充填体宏观表现为抗压强度的折减及累积电导率升高,干湿循环10次时出现拐点,质量损失率和强度损失率分别达极小值-1.91%和-8.36%;在细观尺度上,T2谱反演良好,干湿循环作用10次后,横向弛豫时间逐渐右移且谱面积增大,表明膏体充填材料孔隙尺寸及数量随着干湿循环次数增加而增大;微观尺度上,钙矾石、石膏和方解石等侵蚀产物的膨胀结晶应力加速了微观孔隙结构的发育,反复干湿循环作用削减了C-S-H凝胶的黏聚力,由最初的堆叠蜂窝状劣化为小块状。综合宏、细、微观结构演变规律可知,孔隙结构的损伤演化与力学性能的劣化特征具有较好的同步性。

关键词：膏体充填材料多目标优化干湿循环力学性能水化产物损伤机制

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鄂尔多斯高原台地边缘地带地应力随钻测量与分布特征

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工程科学学报 2024年第4期46卷 581-588页

作者：谭乃根杨仁树谭卓英北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

传统水压致裂法和新的热胀致裂法等测量地应力均属于先成孔后测量,容易发生钻孔后变形、自然开裂和应力释放,很难从根本上保证裂纹是试验时发生还是钻孔后已自然发生,难以保证测量结果的准确性.为了克服常规水压致裂法地应力测量过程中... 详细信息

传统水压致裂法和新的热胀致裂法等测量地应力均属于先成孔后测量,容易发生钻孔后变形、自然开裂和应力释放,很难从根本上保证裂纹是试验时发生还是钻孔后已自然发生,难以保证测量结果的准确性.为了克服常规水压致裂法地应力测量过程中钻孔完整性和致裂过程真实性难以确定的问题,采用地应力光声随钻测试系统对鄂尔多斯高原西南边缘地带典型区域地应力进行了水压致裂法测试,揭示了高原台地边缘地区的应力特点,获得了地应力随深度的变化规律,并与华北平原典型区域地应力测试统计结果进行了比较.研究表明,鄂尔多斯高原西南边缘台地地带的地应力处于中国大陆浅层地壳地应力统计结果的低段区间,高原边缘地带的地应力随深度呈线性增长,最小水平主应力随深度的增长速度高于最大水平主应力的增长速度;最大最小水平主应力低于华北平原区;受区域构造及高原台地地形等影响,鄂尔多斯台地边缘的地应力方向相较于华北平原区,向东发生了偏转;最大最小水平主应力与垂直应力之比所反映的侧压系数低于华北平原区,但两个水平最大最小主应力的差异性高于华北平原区.这说明,尽管高原边缘地带地应力总体水平低于华北平原区,但较大的水平应力差异性容易使地下空间发生剪切破坏,将不利于地下工程的稳定性.由此可见,在台地边缘区域进行地下工程设计和建设时,应重点关注井巷工程的方向布置和低水平应力高应力差值带来的负面影响.

关键词：深部开采高原台地边缘原岩应力应力分布特征深部灾害控制

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基于AttentionR2U-net的岩石(体)关键节理智能识别与参数提取

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 101-110页

作者：孙浩代宗晟金爱兵陈岩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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学自动化学院北京100083

针对岩石(体)表面复杂节理网中关键节理的智能识别与参数提取问题,提出一种基于AttentionR2U-net网络与节理几何特征模型耦合识别的方法.在R2U-net网络的基础上引入注意门(attentiongate)改进网络,通过定性与定量的方法对边坡节理图像... 详细信息

针对岩石(体)表面复杂节理网中关键节理的智能识别与参数提取问题,提出一种基于AttentionR2U-net网络与节理几何特征模型耦合识别的方法.在R2U-net网络的基础上引入注意门(attentiongate)改进网络,通过定性与定量的方法对边坡节理图像和混凝土、龟裂土、常见脆性岩石裂隙图像的识别结果分别作准确性及泛化能力检验;利用AttentionR2U-net网络耦合节理几何特征的方法识别关键节理,提取原始节理和关键节理的几何参数并对其迹长、面积及倾角作差异性分析.研究结果表明:针对岩石(体)节理识别,本文算法的Dice相似系数从U-net网络的0.965提升至0.990,且明显优于传统算法,故本文算法在岩石(体)节理识别上具有更强的可靠性与优越性;针对混凝土、龟裂土和大理岩、花岗岩、砂岩等脆性岩石裂隙的识别,本文算法的Dice相似系数均在0.953以上,故本文算法具有较强的泛化能力.与原始节理网络相比,关键节理网络优势迹长由0.732m显著增大至1.835m,节理倾角分布形式和优势倾角组均不变,优势迹长和倾角的节理占比均显著增大.

关键词：岩石(体) 关键节理 AttentionR2U-net网络智能识别参数提取

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含粗骨料膏体输送管道磨损机理及参数优化

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 307-316页

作者：常英杰吴爱祥阮竹恩王贻明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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528399

为探究不同管道参数对管道磨损的影响,并对管道参数进行优化,运用响应面法(RSM)开展含粗骨料膏体充填管道输送的数值模拟研究,基于RSM试验结果分析单因素和多因素耦合对管道磨损的影响,并运用MATLAB对管道参数进行优化。研究结果表明:... 详细信息

为探究不同管道参数对管道磨损的影响,并对管道参数进行优化,运用响应面法(RSM)开展含粗骨料膏体充填管道输送的数值模拟研究,基于RSM试验结果分析单因素和多因素耦合对管道磨损的影响,并运用MATLAB对管道参数进行优化。研究结果表明:在单一影响因素下,管道参数对最大磨损速率的影响程度从大到小依次为管径、弯径比、弯管角度,而多因素交互影响下管径和弯径比的交互影响起决定性作用。在试验设计范围内最优管道参数如下:管径为198.05 mm,弯管角度为84.50°,弯径比为4.57。

关键词：充填料浆管道输送数值模拟 RSM 管道参数优化

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浓密机内细尾砂沉降脱水规律模拟研究

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第4期56卷 1523-1533页

作者：李翠平侯贺子阮竹恩李雪陈格仲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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为分析细尾砂粒径对浓密机内料浆沉降脱水效果的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法,对实验室规模的细尾砂浓密脱水过程进行模拟,研究给料井内流场特征及固相分布、沉降区内水分流动及颗粒沉降速度变化等,并建立10~50μm范围内细尾砂... 详细信息

为分析细尾砂粒径对浓密机内料浆沉降脱水效果的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法,对实验室规模的细尾砂浓密脱水过程进行模拟,研究给料井内流场特征及固相分布、沉降区内水分流动及颗粒沉降速度变化等,并建立10~50μm范围内细尾砂的料浆固相体积分数数学模型和固体通量模型。研究结果表明:当粒径增大到50μm时,给料井中上部湍动能显著增加,湍流耗散率明显提高;随着粒径逐渐增大,沉降区流线形态会发生变化,竖直流线逐渐减少,水平流线和弯曲流线增多,旋涡数量增多且尺度变大;当粒径每增加10μm时,沉降区细尾砂沉降速度提高约0.5 mm/s;当粒径增大时,底流固相体积分数和最小固体通量均呈线性增大。该研究成果可为膏体充填技术中细尾砂高效浓密脱水提供参考。

关键词：细尾砂粒径浓密重力沉降颗粒沉降速度

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储能充填体相变前后传热性能及强度特征

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第3期54卷 807-818页

作者：金爱兵李海孙浩陈帅军巨有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

目前,深井高温问题越来越突出,在充填体中加入相变材料来降低地温是解决深井高温问题的新思路。采用石蜡和CaCl_(2)·6H_(2)O制备新型复合相变材料,通过差示量热扫描仪、扫描电子显微镜、电液伺服岩石压力试验机和数值模拟等手段,... 详细信息

目前,深井高温问题越来越突出,在充填体中加入相变材料来降低地温是解决深井高温问题的新思路。采用石蜡和CaCl_(2)·6H_(2)O制备新型复合相变材料,通过差示量热扫描仪、扫描电子显微镜、电液伺服岩石压力试验机和数值模拟等手段,研究含石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O充填体的相变前后的抗压强度与传热性能。研究结果表明:石蜡与CaCl_(2)·6H_(2)O复合后不发生化学反应,石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O不溶于水最佳复合质量比为3꞉2;石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O经济成本较低,在常用相变材料中经济排名靠前;加入石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O后充填体的抗压强度降低12.95%,石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O发生相变后,强度降低37.65%,但充填体的热量吸收能力提高79.60%;含石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O的充填体试样导热系数下降,在石蜡−CaCl_(2)·6H_(2)O相变阶段有温度响应滞后现象,温度等值线附近内部热流量方向在石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O未发生相变时指向石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O。新型石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O复合材料经济成本低,虽然加入充填体会降低充填体的抗压强度,但是能够大幅度提高充填体对热量的吸收。

关键词：相变材料石蜡-CaCl_(2)·6H_(2)O 相变储能充填体抗压测试热传递 COMSOL

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