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矿业科学学报 2025年第2期10卷 163-172页

作者：殷志强张驰张志雄齐潮章新生曹坤安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 北部湾大学建筑工程学院广西钦州535011 中国中铁四局集团第五工程有限公司江西九江332000

为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力... 详细信息

为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力应变、锚固锚杆应变与锚固基体滑移压剪行为。结果表明:随锚固角度的增加,锚固体峰值应力呈先增大再减小的趋势,分别为15.8、18.1、20.9、24.7和23.3 MPa,在锚杆抵抗压剪作用下锚固体的动态应力应变曲线呈“双峰”形态;在岩体压剪行为下锚杆轴向应变呈降低趋势,冲击瞬间锚杆应变率随角度的增加出现下降,45°锚固角度下位于节理面左右侧的应变片所监测的应变幅值接近;锚固体受载端沿冲击方向位移呈现逐渐减小趋势,分别为4.84、1.71、1.40、1.01和0.84 mm,锚杆抵抗锚固基体沿节理面压剪滑移的能力逐渐增强。

关键词：锚固角度贯通节理应力锚杆应变滑移压剪

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受加载速率影响花岗岩破坏试验及前兆研究

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中国矿业 2025年第3期34卷 194-204页

作者：殷志强韩宁齐潮张驰张永坤刘浩章新生曹坤安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学矿业工程学院安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心中铁四局集团建筑工程有限公司

为研究受加载速率效应影响深部硬岩巷道围岩失稳破坏过程中各阶段破裂响应机制，对花岗岩开展了五种不同加载速率的试验并配以声发射监测系统，分析了变加载速率下花岗岩试件各应力阶段的破裂演化特征、力学参数、声发射参数的变化规律... 详细信息

为研究受加载速率效应影响深部硬岩巷道围岩失稳破坏过程中各阶段破裂响应机制，对花岗岩开展了五种不同加载速率的试验并配以声发射监测系统，分析了变加载速率下花岗岩试件各应力阶段的破裂演化特征、力学参数、声发射参数的变化规律，并基于声发射振幅集中度曲线Γ的变化规律，获得花岗岩失稳破坏前兆的预警信息。结果表明：加载速率越大，试件破坏所需时间越短且破坏越烈；试件峰值强度，弹性模量与加载速率呈现出良好的正相关性，当加载速率超过0.1 kN/s时二者增幅均减缓，峰值强度增幅由26.00%下降至6.50%，弹性模量增幅由35.60%下降至12.00%，峰值应变与加载速率呈现出良好的负相关性；声发射活动度呈现明显的阶段性增长，AE振铃计数呈现出指数增长，AE能量信号逐渐由“孤震型”向“群震型”转化；声发射b值随加载时间总体呈现出“W”型变化，试件破坏时声发射b值随加载速率的升高而降低，由0.47 (0.02 kN/s)降至0.30 (0.50 kN/s)，该现象表明加载速率越大，试件的破裂尺度越大，试件破坏的越彻底；RA-AF散点数据在各应力阶段分布特征表明，加载速率越大，试件内部剪切裂纹随发育越好；振幅集中度曲线Γ在震荡上升阶段和骤然上升阶段之间的斜率突变点定义为变加载速率下花岗岩试件的临界损伤因子，该点可作为岩石失稳破坏前的预警信息。

关键词：花岗岩加载速率效应破裂演化特征声发射破坏前兆

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动载作用下全锚锚固体应力波传播及破坏特征

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煤炭学报 2023年第5期48卷 1996-2007页

作者：常聚才齐潮殷志强史文豹高翔安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001

深井巷道受动载扰动变形严重,明晰动载作用下锚固支护体的应力波传播及破坏特征具有重要意义。基于霍普金森杆(SHPB)试验系统,研究了不同冲击气压下锚固体试件的应力波传播规律,基于一维应力波理论计算了锚固体的层裂强度;利用ABAQUS数... 详细信息

深井巷道受动载扰动变形严重,明晰动载作用下锚固支护体的应力波传播及破坏特征具有重要意义。基于霍普金森杆(SHPB)试验系统,研究了不同冲击气压下锚固体试件的应力波传播规律,基于一维应力波理论计算了锚固体的层裂强度;利用ABAQUS数值模拟软件还原了动载冲击试验,再现了锚固体试件的应力波传播全过程,分析了锚固体轴向不同位置处的应变–时序特征。研究结果表明:①随冲击气压增大,应力波衰减速度越快,空间响应幅值及衰减系数逐渐增大,锚固体试件层裂强度与冲击气压呈正相关关系,0.6 MPa冲击气压下的层裂强度相较于0.4 MPa冲击气压下增加了41%,呈现出明显的应变强化效应;②锚固尾部及中部锚固剂的应力波峰值应变略大于围岩峰值应变,而锚固端部由于净拉应力作用导致围岩峰值应变骤增;③锚杆、锚固剂及围岩3者动力响应具有时序性,锚固围岩与锚固剂率先受到压缩应力波作用,锚杆产生滞后于锚固剂与围岩的拉伸应力波,阻止锚固体试件发生协同破坏;④锚固尾部锚杆、锚固剂及围岩应变起跳时间间隔为0,随着应力波向锚固中部及端部传递,3者应变起跳间隔时间逐渐增加,锚杆峰值应变随之增加,锚固端部锚杆破坏最严重,随冲击气压的增大,3者不协同作用逐渐加剧,锚固体试件加速劣化。

关键词：动载作用锚固体应力波传播层裂强度应变–时序特征

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爆破扰动高应力巷道围岩力学响应特征研究

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 1-13页

作者：常聚才齐潮殷志强史文豹吴博文王拓高翔安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001

为研究深井厚硬顶板采场巷道围岩在高静载和强动载耦合作用下的力学响应,基于相似模拟试验分析原岩应力、采动应力及爆破扰动三阶段的巷道围岩应力场与位移场,结合光纤环向应变场研究巷道围岩破坏特征,探索爆破扰动应力波在不同煤岩体... 详细信息

为研究深井厚硬顶板采场巷道围岩在高静载和强动载耦合作用下的力学响应,基于相似模拟试验分析原岩应力、采动应力及爆破扰动三阶段的巷道围岩应力场与位移场,结合光纤环向应变场研究巷道围岩破坏特征,探索爆破扰动应力波在不同煤岩体中的传播规律及巷道动力响应机制。研究结果表明:巷道开挖后顶底板卸压明显,两帮产生应力集中区,采动应力阶段应力集中区范围增加50%,爆破后顶板围岩沿垮落角大范围卸压,应力沿巷道左肩窝逆时针逐渐增大;浅部巷道围岩呈现向自由面膨胀–变形,受巷道肩窝处剪切滑移错动影响,锚杆、锚索支护场产生相反的位移量,应力波扰动后,巷道左帮产生拉伸裂纹并与锚杆支护场连成宏观裂纹,裂纹发育高度大于锚杆支护场高度;巷道围岩顶底板呈现明显的张拉破坏特征,左右肩角呈现张拉及剪切复合破坏形式;应力波由小阻抗介质进入大阻抗介质的衰减速度最快,在同种介质中衰减速度次之,由大阻抗介质进入小阻抗介质中应力波峰值反而增大,应力波峰值强度衰减后仍大于巷道顶板极限抗拉强度,导致巷道围岩大变形失稳并产生一定程度的动力响应。基于应力波连续穿过层状岩体理论模型,结合动静载叠加理论,可优化爆破参数从而实现减冲抗冲主被动联合支护。

关键词：高静载强动载巷道围岩爆破扰动高应力

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动载作用下端锚锚固体力学响应特征研究

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岩土力学 2022年第12期43卷 3294-3304页

作者：常聚才齐潮殷志强史文豹贺凯吴昊原安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

为研究动载作用下巷道围岩失稳破坏机制,基于SHPB试验系统,研究了不同冲击气压(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 MPa)下预应力端锚锚固体的应力波传播规律及层裂破坏特征,采用图解法计算了锚固体试件的层裂强度及应变率,建立了锚固体层裂损伤... 详细信息

为研究动载作用下巷道围岩失稳破坏机制,基于SHPB试验系统,研究了不同冲击气压(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 MPa)下预应力端锚锚固体的应力波传播规律及层裂破坏特征,采用图解法计算了锚固体试件的层裂强度及应变率,建立了锚固体层裂损伤模型并采用高速摄像机进行了验证。结果表明:不同冲击气压下试件应力波峰值应变均呈指数形式衰减,且空间衰减幅值及衰减指数与冲击气压呈正相关关系;锚固体试件层裂首先发生在自由端附近,沿反射波传播方向层裂厚度逐渐增加,0.3 MPa冲击气压以上,试件每两处层裂面中间产生一道新层裂;在18~33 s^(-1)应变率范围内,应变率率效应占主导地位,层裂强度最高达69 MPa,而应变率为41 s^(-1)时,层裂强度降低至17 MPa;锚固体自由端在动载冲击后出现层裂闭合现象,但在锚固端由于锚固界面残余黏聚力作用,层裂位置未发生闭合现象。

关键词：动载锚固体应力波衰减层裂应变率损伤模型

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超前钻孔直径对高应力巷道卸压及掏槽爆破效果影响研究

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华北理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 53-61页

作者：黄斌胡学龙安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001

随着煤炭开采逐步向深部推进,巷道开挖过程中应力集中问题日益突显,亟需有效解决。本文采用Ansys/Ls-Dyna数值模拟软件,针对高应力环境下不同超前钻孔直径对巷道卸压效果及掏槽爆破效果的影响进行了系统研究。利用ImageJ图像处理软件对... 详细信息

随着煤炭开采逐步向深部推进,巷道开挖过程中应力集中问题日益突显,亟需有效解决。本文采用Ansys/Ls-Dyna数值模拟软件,针对高应力环境下不同超前钻孔直径对巷道卸压效果及掏槽爆破效果的影响进行了系统研究。利用ImageJ图像处理软件对巷道掏槽爆破损伤云图进行了详细分析。结果表明,随着超前钻孔直径的增加,钻孔孔底至岩石内部区域的有效应力逐渐降低,有效实现了卸压作用;随着超前钻孔直径的增大,掏槽爆破岩石块度逐渐减少,小块度占比显著增加,且在大直径钻孔爆破中岩石块度的分布更为均匀。研究成果对提升高应力巷道掏槽爆破效果具有重要指导意义。

关键词：高应力超前钻孔掏槽爆破数值模拟

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静载对节理煤岩体动态力学特性和应力波传播的影响

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岩石力学与工程学报 2022年第S02期41卷 3152-3162页

作者：殷志强王建恩张卓常聚才史文豹安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司安徽铜陵244002

为研究地应力和节理作用下煤岩体的动态力学特性和应力波传播规律,利用改造的动静组合加载SHPB装置,针对人工构造节理试样,研究不同静载(0,2,4,6和8 MPa)和不同节理吻合系数(JMC:0.8,0.9,1.0和无节理)煤样的动态力学特性和应力波传播规... 详细信息

为研究地应力和节理作用下煤岩体的动态力学特性和应力波传播规律,利用改造的动静组合加载SHPB装置,针对人工构造节理试样,研究不同静载(0,2,4,6和8 MPa)和不同节理吻合系数(JMC:0.8,0.9,1.0和无节理)煤样的动态力学特性和应力波传播规律。试验结果表明:随节理吻合系数减小,反射波振幅呈现增大趋势,透射波振幅呈现降低趋势;随着静载从0 MPa增大到8 MPa,不同节理吻合系数试样的透射系数均呈现增大趋势,且节理吻合系数越小,透射系数增加值越大,静载对低节理吻合系数试样的透射系数影响更为明显;峰值应力随静载增大而增大,而峰值应变反之;节理比刚度和动态模量均随静载增大呈现增长的趋势,表明静载的存在抑制节理煤岩体劣化作用。基于应力-应变关系和标准线性固体模型分析验证了试验结果,随静载和节理吻合系数增大,地震波品质因子增大,试样耗散能量减少。研究认为在地下工程中应更为重视节理和静载共同对应力波传递特性的影响。

关键词：岩石力学节理静载节理吻合系数应力波地震波品质因子

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动静载作用下充填节理砂岩应力波传播特性研究

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应用力学学报 2024年第2期41卷 432-442页

作者：殷志强马凯莉吴昊原刘贤高路路王超安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院淮南232001 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心淮南232001

为研究节理角度和不同围压作用下的充填节理岩石的动态力学特性和应力波传播规律,利用改造后的动静组合加载霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置,对充填节理厚度为8 mm的砂岩试样进行冲击试验,研究不同围压等级(0、4... 详细信息

为研究节理角度和不同围压作用下的充填节理岩石的动态力学特性和应力波传播规律,利用改造后的动静组合加载霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置,对充填节理厚度为8 mm的砂岩试样进行冲击试验,研究不同围压等级(0、4、6和8 MPa)和不同节理倾角(0°、15°、30°、45°)下充填节理试样的动态力学特性和应力波传播的规律,采用应力波斜射理论并进行验证。试验结果表明:(1)完整砂岩的反射波幅值最小,以0 MPa为例,反射波幅值从0.194×10^(-3)增长到0.299×10^(-3),与倾角成正相关,透射波幅值与倾角成负相关,且从0.169×10^(-3)减小到0.053×10^(-3);以0°为例,反射波幅值与围压呈负相关,且从0.194×10^(-3)减小到0.074×10^(-3),透射波幅值相反从0.169×10^(-3)增长到0.257×10^(-3);(2)在冲击动载作用下,一定程度围压可以起到限制变形,抑制胶结面分离,提高承载能力;节理倾角越大的充填节理产生的变形越大,承载状态越差;(3)倾角试件随着围压增大反射能力降低,透射能力提高,0°倾角试件的反射系数从0.603减小到0.147,透射系数从0.569均匀增加到0.789,围压试件随着倾角的增大反射能力增大,透射能力降低与理论分析规律一致;(4)节理倾角与试样吸收能密度呈负相关,围压与试样吸收能密度呈正相关,与围压作用下的透反射规律一致。

关键词：充填节理围压等级 SHPB冲击动态力学特性应力波斜射理论

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基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制

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浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 611-621页

作者：臧万顺沈刚赵军臧克江青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266520 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001 山东科技大学交通学院山东青岛266590 龙岩学院物理与机电工程学院福建龙岩364012

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并... 详细信息

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

关键词：电液伺服系统系统不确定性扩张滑模观测器参数自适应障碍Lyapunov函数反步控制

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内凹聚丙烯纤维泡沫混凝土静态压缩性能

内凹聚丙烯纤维泡沫混凝土静态压缩性能

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2023世界交通运输大会(WTC2023)

作者：高路路殷志强邵振国刘贤马凯莉王超安徽理工大学矿业工程学院安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心

为研究纤维对泡沫混凝土内凹胞元结构压缩性能的影响,通过对内凹胞元试件进行静态压缩试验,研究了不同纤维体积掺量对胞元结构泊松比、破坏模式和吸能能力的影响。结果表明:与未掺纤维试件相比,0.5%、1.0%的聚丙烯纤维能增强峰值抗压强... 详细信息

为研究纤维对泡沫混凝土内凹胞元结构压缩性能的影响,通过对内凹胞元试件进行静态压缩试验,研究了不同纤维体积掺量对胞元结构泊松比、破坏模式和吸能能力的影响。结果表明:与未掺纤维试件相比,0.5%、1.0%的聚丙烯纤维能增强峰值抗压强度,但纤维体积掺量增加2.0%时,峰值抗压强度降低了17%;随着聚丙烯纤维掺量增加,使得泊松比先减小后增大,有效改善胞元结构的负泊松比效应;在压缩过程中,纤维体积掺量改变,使胞元破坏模式从左上右下转换为左下右上沿斜壁面剪切破坏;从理想吸能效率-应力曲线可以得出,掺入适量纤维可以有效改善结构吸能性能,但纤维掺量为2.0%时,所需应力比未掺纤维胞元结构降低了1%。

关键词：泡沫混凝土泊松比聚丙烯纤维破坏模式吸能

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