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不同强度比组合煤岩的力学响应与能量分区演化规律 被引量：28
1
作者 杨磊 高富强 王晓卿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期3297-3305,共9页
通过实验室单轴压缩试验与数值模拟计算,研究不同强度比组合煤岩的力学响应特征与能量分区演化规律。结果表明:煤岩组合体的强度与变形参数主要受薄弱载体控制,当岩石强度低于煤的强度时,组合体强度与岩石强度相近,岩石是破坏的主体;两... 通过实验室单轴压缩试验与数值模拟计算,研究不同强度比组合煤岩的力学响应特征与能量分区演化规律。结果表明:煤岩组合体的强度与变形参数主要受薄弱载体控制,当岩石强度低于煤的强度时,组合体强度与岩石强度相近,岩石是破坏的主体;两者强度相近时,组合体强度较煤、岩略有升高,此时煤岩均发生较充分的破坏;随着岩石强度与刚度的增大,组合体的强度与刚度也增大,岩石强度达到煤的2倍后,组合体的单轴抗压强度较煤增长达到15%并趋于平缓,弹性模量增幅超过70%后趋于平缓,此时煤是破坏的主体,且破坏形态较为一致。煤岩组合体受载阶段可分为应变能快速积累、应变能增速放缓和应变能快速释放3个阶段,耗散能与摩擦能在第2阶段开始缓慢增长,进入第3阶段后,耗散能、摩擦能与动能开始急剧增长。煤与岩石的应变能演化与组合体的相似,煤是组合体积聚应变能的重要载体。随着岩石强度的增大,煤岩组合体的应变能密度呈快速增大后缓慢减小的趋势,在煤岩强度比1∶2时,煤岩组合体的应变能密度最高;组合体中煤的应变能密度先快速增大后趋于平缓,当组合体中岩石强度高于煤时,能够增大煤储能应变能的能力,但增幅在30%以内;组合体中岩石的应变能密度呈先增大后减小的趋势,在煤岩强度比1∶1时达到峰值。 展开更多
关键词 岩石力学 不同强度比 煤岩组合体 力学响应 能量 分区演化
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构造应力场煤巷掘进冲击地压能量分区演化机制 被引量：23
2
作者 王书文 鞠文君 +1 位作者 潘俊锋 陆闯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2000-2010,共11页
在新建深部矿井,原岩应力区煤巷掘进冲击地压问题日益突出,且现场破坏具有区间性和方位性特征,为揭示这一机制,针对深部构造应力场条件下的煤层掘巷,基于数值模拟和理论分析研究,建立不同掘进速度下围岩弹性能空间分区演化模型,划定能... 在新建深部矿井,原岩应力区煤巷掘进冲击地压问题日益突出,且现场破坏具有区间性和方位性特征,为揭示这一机制,针对深部构造应力场条件下的煤层掘巷,基于数值模拟和理论分析研究,建立不同掘进速度下围岩弹性能空间分区演化模型,划定能量非稳态释放边界,分析其分布形态与能量特征,结论与现场实际破坏情况较为吻合。研究结果表明:依据弹性能所处状态及变化特征的不同,构造应力场煤巷掘进围岩在空间上可划分为6类区间,顶底板内同时分布能量积聚区和释放区,而巷帮仅存在能量释放区,这与最大主应力的做功特征密切相关。掘进速度增大时,围岩弹性能释放区的走向范围将同时向两端扩展,非稳态释能边界沿走向不断拉长,具有冲击风险的范围不断扩大。构造应力场中,巷帮潜在冲击启动区位于工作面附近,其冲击发生必要条件包括高原岩应力和快速掘进。巷帮和工作面潜在冲击启动区均位于围岩浅部。由于滞后区顶底板能量非稳态释放前积聚水平更高,加上顶板和帮部支护作用,导致底板滞后区冲击破坏强度要大于工作面附近顶底板和巷帮冲击破坏强度。研究结论与构造应力场现实冲击案例较为吻合,对构造应力场煤巷掘进冲击地压监测预警及解危方法的研究具有参考意义。 展开更多
关键词 冲击地压 掘进巷道 能量 分区演化 构造应力
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近距离采空区下工作面矿压显现分区特征研究 被引量：20
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作者 周坤友 张宏伟 +2 位作者 李云鹏 付兴 曹煜 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第3期54-60,154,共8页
针对神东矿区近距离采空区下工作面初采期间多次强烈矿压显现现象,采用现场实测、理论分析对初采期间不同区域矿压显现特征及其机理进行了分析。研究表明,相对于上位煤层常规工作面,下位煤层工作面矿压呈现明显的非周期性和分区演化特征... 针对神东矿区近距离采空区下工作面初采期间多次强烈矿压显现现象,采用现场实测、理论分析对初采期间不同区域矿压显现特征及其机理进行了分析。研究表明,相对于上位煤层常规工作面,下位煤层工作面矿压呈现明显的非周期性和分区演化特征,且采空下工作面初采期间来压位置与上覆单侧采空煤柱和关键层初次断裂位置相吻合,据此对初采期间矿压显现进行了分区。建立了工作面初采期间矿压显现各分区覆岩运动结构及其力学模型,分析了不同区域内矿压显现机理;工作面出上覆单侧采空煤柱阶段矿压显现受关键层破断与煤层间岩层的耦合作用,受层间距影响,工作面出现"偏态"矿压现象;工作面在采空区下回采时,由于煤层间岩层已破坏,其对来压期间矿压显现影响较小,对非来压期间矿压显现影响较大。提出了近距离采空区下工作面矿压防治措施,即在单侧采空煤柱下合理选择开切眼位置和合理提高工作面推进速度。 展开更多
关键词 近距离煤层 采空区下 矿压显现 分区演化 覆岩运动
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基于动力学和材料软化特性的边坡渐进破坏特征研究 被引量：10
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作者 薛海斌 党发宁 +2 位作者 尹小涛 雷曼 杨超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2238-2246,共9页
边坡的失稳是一个从量变到质变的动态渐进破坏过程,此问题也是边坡领域研究的重点与难点之一。在考虑岩土材料软化特性和动力学求解的基础上,建立了边坡渐进破坏仿真的理论框架;利用ABAQUS软件的动力显式求解模块实现了边坡的渐进破坏仿... 边坡的失稳是一个从量变到质变的动态渐进破坏过程,此问题也是边坡领域研究的重点与难点之一。在考虑岩土材料软化特性和动力学求解的基础上,建立了边坡渐进破坏仿真的理论框架;利用ABAQUS软件的动力显式求解模块实现了边坡的渐进破坏仿真;根据塑性应变揭露了剪切带的扩展过程,由软化本构确定了滑面材料的分区演化规律,根据等效塑性应变确定了边坡的滑面,通过滑面位置将边坡分为滑体、滑带、滑床,并分别研究了边坡各分区内部特征点运动学变量的发展过程,从而揭示了边坡的渐进破坏过程;基于材料参数沿滑面的时空分布,利用矢量和法得到了边坡不同演化阶段的安全系数。对比该方法与Bishop法确定的滑面位置与安全系数,发现两种方法峰值和残余强度对应的安全系数比较接近,该方法搜索所得滑面位于Bishop法自动搜索的滑面之间,验证了此方法的合理性及可靠性。最后分析了材料软化特征对边坡稳定性的影响,在保持其他参数不变的条件下,增大残余黏聚力,边坡的滑面位置加深,安全系数的初始值减小,安全系数的快速减小阶段有所推迟,并且快速减小阶段经历的时间有所延长,稳定后的安全系数有所增大。保持其他参数不变,增大残余黏聚力对应的等效塑性应变阈值,边坡的滑面位置加深,安全系数的初始值减小,安全系数的快速减小阶段有所推迟,但快速减小阶段经历的时间基本不变,达到稳定的时间有所推迟,同时稳定后的安全系数略微有所增大。 展开更多
关键词 应变软化 渐进破坏 动力学 材料参数分区演化 矢量和法 边坡稳定性
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基于自适应分区演化水平集的肾脏肿瘤超声图像分割 被引量：5
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作者 熊小亮 郭翌 +4 位作者 汪源源 张岱 叶兆祥 张晟 忻晓洁 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期945-956,共12页
肾脏肿瘤已经成为威胁人类健康的重要疾病之一。超声检查具有普及率高、价格低廉、无辐射等诸多优点,已广泛应用于肾脏肿瘤的诊断中。超声图像中肾脏肿瘤的准确分割是制定治疗方案的基础。肾脏肿瘤往往生长在肾皮质中间,分割容易受到周... 肾脏肿瘤已经成为威胁人类健康的重要疾病之一。超声检查具有普及率高、价格低廉、无辐射等诸多优点,已广泛应用于肾脏肿瘤的诊断中。超声图像中肾脏肿瘤的准确分割是制定治疗方案的基础。肾脏肿瘤往往生长在肾皮质中间,分割容易受到周围脏器干扰,而且超声图像对比度低、斑点噪声严重,使得肿瘤分割困难。本文根据肾脏超声图像的特点,提出基于自适应分区演化水平集(ASLSM)的肿瘤分割算法。首先,将感兴趣区域图像分区;然后,融合内外能量项和梯度设计目标函数,并自适应调整二者比例;最后,根据质心原理和零水平集内外相似度自适应卷积半径及曲率,进行曲线演化。将本算法用于肾脏超声图像,实验结果中豪斯多夫距离(HD)为(8.75±4.21)mm,平均绝对距离(MAD)为(3.26±1.69)mm,戴斯系数(DICE)为0.93±0.03。与传统的方法进行比较,实验结果证明本算法可以获得更加准确的肿瘤分割结果,今后本算法或可为辅助医生定位和诊断肾脏肿瘤提供便利。 展开更多
关键词 超声图像 肾脏肿瘤 水平集 自适应分区演化 质心
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