检索结果-内蒙古大学图书馆

中国矿业大学学报 2023年第4期52卷 713-726页

作者：李振雷杨菲李娜宋大钊何学秋薛雅荣殷山北京科技大学土木资源与工程学院北京100083 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 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

针对煤岩失稳的监测预警问题,开展预制裂纹砂岩的单轴压缩试验,同步采集砂岩受载破坏的声发射全波形数据、应力数据和图像信息,提取了声发射的梅尔倒谱系数(MFCC),分析其随预制裂纹砂岩破裂的响应特征.结果表明:不同角度预制裂纹砂岩的... 详细信息

针对煤岩失稳的监测预警问题,开展预制裂纹砂岩的单轴压缩试验,同步采集砂岩受载破坏的声发射全波形数据、应力数据和图像信息,提取了声发射的梅尔倒谱系数(MFCC),分析其随预制裂纹砂岩破裂的响应特征.结果表明:不同角度预制裂纹砂岩的破裂特征存在差异,预制裂纹角度越大,发生局部破坏脱落的可能性越小;对于同一角度预制裂纹砂岩试样,各声发射通道得到的同号梅尔倒谱系数的变化规律具有一致性,不同角度预制裂纹砂岩试样的声发射梅尔倒谱系数的变化规律存在差异;各个编号的声发射梅尔倒谱系数在试样加载之初至完全破坏的各个阶段变化敏感,不同编号的声发射梅尔倒谱系数的变化规律不尽相同,编号1和2的声发射梅尔倒谱系数的离散度可用于区分试样的破裂状态,辨识出试样的塑性阶段和破裂阶段;声发射梅尔倒谱系数的周期性波动对应试样的周期性应力降和内部破裂,系数波动性剧烈时刻对应声发射事件大量产生,其中,2号梅尔倒谱系数出现较大突降时刻对应试样表观裂隙产生,系数的波动性及其强弱可表征试样的破裂及破裂的剧烈程度.声发射梅尔倒谱系数在反映裂隙扩展演化及判识试样破坏方面具有优势.研究结果可为进一步完善煤岩失稳的预测预警提供借鉴.

关键词：动力灾害预制裂纹砂岩声发射梅尔倒谱系数

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增幅疲劳荷载作用下含双裂隙花岗岩空心圆柱破裂演化试验研究

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岩石力学与工程学报 2022年第7期41卷 1325-1337页

作者：王宇杨浩男易雪枫厉飓洲李长洪北京科技大学城市与地下空间工程北京市重点实验室北京100083 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

为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实... 详细信息

为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实时声发射监测和试验后CT扫描相结合的手段,研究预制裂隙方位对岩石在多阶段增幅疲劳荷载作用下的结构劣化特征及岩桥断裂模式。试验结果表明:(1)随着裂隙角度的增大,岩石的疲劳强度、体积变形以及疲劳寿命逐渐增大,且体积变形增长速率越来越快,基于不可逆轴向应变,提出一种描述岩石疲劳损伤的两阶段损伤演化模型。(2)岩石破裂过程中声发射振铃数及能量变化受裂隙角度影响,累计振铃计数与累计能量计数随着裂隙角度的增大而增加,岩石在应力幅值突然增加时刻的累积损伤要大于疲劳加载阶段。(3)试样疲劳力学试验后的工业CT扫描揭示了岩桥段破裂形成的不同缝网模式,且受裂隙角度影响较大,裂隙网络的复杂程度随着裂隙角度的增加而增大,表明裂隙角度越大,岩石越不容易发生疲劳破坏。试验结果有利于深入理解裂隙型孔洞岩体的疲劳破坏机制,可为应力扰动作用下裂隙岩体巷道开挖设计、围岩稳定性控制及岩体长期稳定性提供必要的理论支撑。

关键词：岩石力学空心圆柱体花岗岩破裂演化疲劳破坏声发射 CT扫描

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温度对不同尺寸砂岩巴西劈裂特性影响

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工程科学学报 2022年第1期44卷 26-38页

作者：孙浩苏楠金爱兵陈帅军韦立昌徐浩淳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

为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性,分别对经过25、200、400、600、800和1000℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验,并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟,研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化... 详细信息

为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性,分别对经过25、200、400、600、800和1000℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验,并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟,研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化规律、孔隙率增加相对于裂纹扩展贯通的滞后性规律.研究结果表明:(1)在25~1000℃的温度范围和50~100 mm的直径范围内,温度与尺寸效应对砂岩巴西劈裂强度均有显著影响,且尺寸效应影响程度更大.在加热过程中,由于岩石内部首先发生热膨胀,然后在热应力作用下产生损伤,因此砂岩劈裂强度先有所增大,在400℃之后持续降低,劈裂强度下降约34.66%~35.10%;随着尺寸增大,岩石内部积聚的能量释放产生大量微裂隙,导致砂岩试样劈裂强度降低,下降约55.61%~56.99%.(2)砂岩巴西劈裂强度劣化幅值与其直径之间满足负指数函数关系,可用于预测不同尺寸高温砂岩的巴西劈裂强度.(3)砂岩在巴西劈裂过程中的孔隙率增加相对于裂隙扩展贯通滞后的荷载差值随温度升高以及尺寸增大而增大;考虑两因素的耦合作用,尺寸效应对荷载差值的影响程度随温度的升高而降低,温度对荷载差值的影响程度随砂岩尺寸的增大而降低.研究成果对火灾后顶板维护,初步预测顶板强度具有一定参考意义,也可为核废料处理、地热资源开发和深井工程等涉及高温和尺寸变化的岩体工程设计提供有益参考.

关键词：砂岩高温尺寸效应巴西劈裂特性颗粒流模拟

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含裂隙类岩石试样单轴抗压强度特征及裂纹演化规律

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第3期43卷 404-413页

作者：孙浩陈帅军金爱兵朱东风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

通过研究含复杂裂隙岩体性质,甄别岩体中关键裂隙,进而简化裂隙网络.基于3D打印技术制备含裂隙类岩石试样,利用数字图像相关(DIC)技术和颗粒流软件PFC研究了试样应变场变化、试样内局部应力分布状态和破裂模式.研究结果表明:1)相较于完... 详细信息

通过研究含复杂裂隙岩体性质,甄别岩体中关键裂隙,进而简化裂隙网络.基于3D打印技术制备含裂隙类岩石试样,利用数字图像相关(DIC)技术和颗粒流软件PFC研究了试样应变场变化、试样内局部应力分布状态和破裂模式.研究结果表明:1)相较于完整试样,含水平裂隙试样的峰值强度降低了20.9%,含垂直裂隙试样的峰值强度仅降低3%左右,水平裂隙对试样的劣化效果更显著;2)水平裂隙中部拉应力远超垂直裂隙端部应力,因此含水平裂隙试样更易且更早产生拉伸裂纹,导致含水平裂隙试样强度低于含垂直裂隙试样强度;3)当十字交叉裂隙中垂直裂隙长度为水平裂隙长度的1~2倍时,十字交叉裂隙中的水平裂隙是控制试样裂纹演化及强度特征的关键裂隙,因此十字交叉裂隙可简化为水平裂隙.

关键词：水平裂隙垂直裂隙强度特征裂纹演化数字图像相关技术关键裂隙

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多放矿口间的矿岩颗粒均匀流与应力演化规律

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第5期43卷 724-732页

作者：孙浩苏楠金爱兵陈帅军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

针对当前多口放矿研究中存在的放矿口间距阈值和应力分布等问题,基于刚性块体模型开展不同放矿口间距和放矿方式条件下的放矿数值试验,对多放矿口间的矿岩颗粒均匀流与应力演化规律进行量化研究.研究结果表明:多口放矿条件下能够产生矿... 详细信息

针对当前多口放矿研究中存在的放矿口间距阈值和应力分布等问题,基于刚性块体模型开展不同放矿口间距和放矿方式条件下的放矿数值试验,对多放矿口间的矿岩颗粒均匀流与应力演化规律进行量化研究.研究结果表明:多口放矿条件下能够产生矿岩颗粒均匀流的放矿口间距阈值介于1.0~1.25倍的松动体最大宽度.矿岩颗粒流动体系内存在明显的应力拱效应,放矿过程中松动体上方的垂直应力会逐渐向两侧非松动区域转移.在所研究的取值范围内,采场底部最大垂直应力已接近初始垂直应力的1.8倍.放矿过程中采场内非松动区域的配位数约为8~9,且空间高度越低其配位数越大;在松动区域内越接近放矿口的位置,其矿岩颗粒越松散且运移与接触变化的无序程度越高.

关键词：多放矿口矿岩颗粒均匀流应力演化刚性块体模型

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基于力学等效的岩体关键节理迹长阈值研究

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岩石力学与工程学报 2022年第5期41卷 904-915页

作者：金爱兵陆通王本鑫孙浩赵怡晴陈帅军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

为了在复杂节理网络中获得关键节理,为结构面选择性测量提供科学定量标准,实现节理网络的简化,以迹长为变量研究关键节理迹长阈值。采用3D打印技术,并根据Monte Carlo理论制备随机节理网络模型,浇筑成100 mm×20 mm×100 mm平... 详细信息

为了在复杂节理网络中获得关键节理,为结构面选择性测量提供科学定量标准,实现节理网络的简化,以迹长为变量研究关键节理迹长阈值。采用3D打印技术,并根据Monte Carlo理论制备随机节理网络模型,浇筑成100 mm×20 mm×100 mm平板试样,在单轴压缩作用下对类岩体完整性系数、强度、变形和能量特性进行了分析,基于节理岩体力学等效原理,研究确定关键节理的迹长阈值。研究结果表明:(1)节理迹长是影响试样力学特性的核心要素之一。当剔除小于某一长度节理时,试样强度、变形和能量特性均无显著变化。(2)基于主成分分析和高斯混合模型聚类算法,建立节理岩体力学等效分析方法,实现鉴于多种力学参数岩体质量分类,进而对比力学不等效试样节理网络差异,形成一套关键节理迹长阈值研究方法。(3)综合考虑9种物理力学参数,认为试样边长的19%为关键节理的迹长阈值,对试样力学特性影响显著,为未来人工智能分析节理岩体工程如何科学取舍节理提供理论依据。

关键词：岩石力学随机节理网络节理迹长力学等效主成分分析高斯混合模型

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基于SSA-SVM的边坡失稳智能预测及预警模型

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第11期50卷 142-148页

作者：金爱兵张静辉孙浩王本鑫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

针对传统统计学习模型等方法对边坡失稳预测精度低、难度大等问题,在对国内外304个边坡案例中高度、角度、容重、黏聚力、内摩擦角、孔隙压力比和边坡状态等参数进行搜集统计的基础上,建立边坡预测数据库,采用麻雀搜索算法(SSA)优化支... 详细信息

针对传统统计学习模型等方法对边坡失稳预测精度低、难度大等问题,在对国内外304个边坡案例中高度、角度、容重、黏聚力、内摩擦角、孔隙压力比和边坡状态等参数进行搜集统计的基础上,建立边坡预测数据库,采用麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM),构建SSA-SVM边坡失稳智能预测模型,实现对边坡失稳智能预测.采用灰狼优化算法、遗传算法、布谷鸟搜索算法、粒子群优化算法、哈里斯鹰优化算法和鲸鱼优化算法优化SVM,并与SSA-SVM模型进行对比,结果表明:SSA-SVM模型在边坡失稳预测中具有突出优势,其准确率、精确率、F1分数、平均精度分数和AUC值分别达到了90.16%,94.28%,91.43%,96.79%和0.954,高于其他优化模型的相应指标,SSA算法相比其他优化算法具有很强的竞争力.

关键词：边坡失稳边坡预测边坡预警麻雀搜索算法支持向量机

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非线性卸荷速率下的硬岩破坏特性与裂纹演化规律

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第7期43卷 1010-1018页

作者：孙浩朱东风金爱兵陈帅军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

为研究硬岩卸荷阶段速率非线性变化时的破坏特性,利用室内三轴压缩试验和颗粒流数值模拟开展余弦型、直线型和指数型三种卸荷速率变化方式的硬岩破坏研究.结果表明:指数型卸荷的硬岩首先失稳破坏,余弦型卸荷的硬岩则不易发生破坏,前期... 详细信息

为研究硬岩卸荷阶段速率非线性变化时的破坏特性,利用室内三轴压缩试验和颗粒流数值模拟开展余弦型、直线型和指数型三种卸荷速率变化方式的硬岩破坏研究.结果表明:指数型卸荷的硬岩首先失稳破坏,余弦型卸荷的硬岩则不易发生破坏,前期较快的卸荷速率对整个卸荷过程的损伤积累影响更大;硬岩卸载过程中的承载强度受初始围压和卸荷方式的共同影响,且围压愈高则卸荷方式影响愈显著;根据Mogi-Coulomb准则,指数型卸荷通过内摩擦角影响硬岩强度,而直线型和余弦型卸荷的硬岩强度主要受黏聚力影响;指数型卸荷因前期快速卸荷易在端部产生部分破碎,直线型卸荷随围压升高由陡倾角剪切破裂带过渡多个“V”型剪切破坏,余弦型卸荷随围压增大呈塑性破坏特征趋势.

关键词：硬岩非线性卸荷速率破坏特性裂纹演化颗粒流

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减水剂对细粒级尾砂膏体流变性的影响

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中国有色金属学报 2022年第8期32卷 2458-2468页

作者：胡才富李翠平颜丙恒陈格仲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

为提高非胶结细粒级尾砂膏体的流动性能,探究不同减水剂对细粒级尾砂膏体料浆流动性的影响,以及絮凝剂对减水剂作用的影响,采用流变仪进行了不同类型、不同用量下减水剂对料浆静态屈服应力的影响实验,通过对比实验和理论分析,解释减水... 详细信息

为提高非胶结细粒级尾砂膏体的流动性能,探究不同减水剂对细粒级尾砂膏体料浆流动性的影响,以及絮凝剂对减水剂作用的影响,采用流变仪进行了不同类型、不同用量下减水剂对料浆静态屈服应力的影响实验,通过对比实验和理论分析,解释减水剂的影响机理。结果表明:絮凝剂在常规用量下对尾砂料浆的流动性和减水剂作用效果均具有抑制作用;无机盐类和木质素类减水剂均可显著减小料浆静态屈服应力,同等用量下三聚磷酸钠改善流动性的效果最好;聚羧酸系减水剂在一定用量范围内将增大料浆静态屈服应力,随着用量进一步增加,减水剂将减小料浆静态屈服应力从而改善流动性。最后从聚羧酸分子特性出发,分析不同用量下其改善与降低细粒级尾砂膏体流动性的作用机理。

关键词：膏体充填减水剂静态屈服应力聚丙烯酰胺絮凝

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煤层CO_(2)安全封存研究进展与展望

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煤炭科学技术 2022年第1期50卷 212-219页

作者：何学秋田向辉宋大钊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

以CO_(2)地质封存为代表的负碳排放技术是实现我国碳达峰、碳中和战略目标的重要途径。煤层CO_(2)封存成本低,同时可实现煤层气高效采收,符合国家绿色发展理念。尽早布局煤层CO_(2)封存安全研究是保障我国碳达峰、碳中和目标的战略要求... 详细信息

以CO_(2)地质封存为代表的负碳排放技术是实现我国碳达峰、碳中和战略目标的重要途径。煤层CO_(2)封存成本低,同时可实现煤层气高效采收,符合国家绿色发展理念。尽早布局煤层CO_(2)封存安全研究是保障我国碳达峰、碳中和目标的战略要求。对煤层CO_(2)封存技术发展现状和安全问题进行了梳理和分析,当前煤层CO_(2)封存仍处于示范阶段,规模化推广应用尚未实现。煤层CO_(2)封存安全性主要受封存地质体结构、地质灾害、工程扰动等因素影响,现有安全监测方法多以CO_(2)泄漏产生的某些环境效应为监测对象,缺乏对封存地质体自身安全性的监测。煤层碳封存全生命周期安全性存在诸多研究空白,严重制约着我国煤层CO_(2)封存技术的发展。针对现存问题,总结提出了应对煤层CO_(2)封存安全的4项关键技术,即煤层安全储碳机理与主控因素、煤层碳封存风险探测与安全评价方法、煤层碳封存全生命周期安全监测预警技术以及煤层碳封存风险应对与应急处置规范。通过上述4个方面的研究,有望构建煤层碳封存科学选址、安全监测预警以及规范应急全流程理论与技术方法体系,为我国煤层碳封存商业化、规模化奠定理论与技术基础。

关键词：碳中和煤层二氧化碳封存安全储碳

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