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基于黏滑失稳与突变理论的煤与瓦斯突出预警模型 被引量：11
1
作者 郭德勇 李佳乃 王彦凯 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1407-1412,共6页
在矿井瓦斯地质研究基础上,根据煤与瓦斯突出黏滑机理和突变理论,建立了煤与瓦斯突出黏滑失稳–突变理论预警模型.以瓦斯因素和地质因素为煤与瓦斯突出预警的控制变量,将其归类分化为相应的预警指标,提出了突出危险等级划分指标的界限,... 在矿井瓦斯地质研究基础上,根据煤与瓦斯突出黏滑机理和突变理论,建立了煤与瓦斯突出黏滑失稳–突变理论预警模型.以瓦斯因素和地质因素为煤与瓦斯突出预警的控制变量,将其归类分化为相应的预警指标,提出了突出危险等级划分指标的界限,利用模糊数学推导出突变模糊隶属度函数,选择对应突变模型计算出突出警情的突变级数.以潞安环能股份有限公司余吾煤业为例对煤与瓦斯突出黏滑失稳–突变预警模型的可行性进行了验证. 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 预警 黏滑失稳 突变理论
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采动影响下断层渐进破坏过程及能量释放规律研究 被引量：6
2
作者 王同旭 曹明辉 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期992-1001,共10页
为研究工作面开采遇断层时断层渐进破坏过程及能量释放规律,基于数值模拟手段,分析逆断层下盘开采时断层周围应力环境变化特征及断层活化能量释放规律,并开展双轴加卸载试验,分析不同应力状态下断层单元试件破坏过程、剪应力变化规律及... 为研究工作面开采遇断层时断层渐进破坏过程及能量释放规律,基于数值模拟手段,分析逆断层下盘开采时断层周围应力环境变化特征及断层活化能量释放规律,并开展双轴加卸载试验,分析不同应力状态下断层单元试件破坏过程、剪应力变化规律及能量释放大小。结果表明:采动影响下,距煤层较远的高位顶板处断层水平应力降低,距煤层较近的顶底板处断层垂直应力增大,导致侧压系数减小,诱发断层活化失稳;断层破坏时发生黏滑失稳,出现多次剪应力突降,并伴随有能量的释放,其中第1次剪应力突降数值最大,且随着加卸载速率增大,剪应力突降数值增大;工作面向断层方向推进过程中,高位顶板处断层最先活化失稳释放能量,剪应力降及能量释放相对较小,煤层附近顶底板处断层活化失稳时间较晚,但剪应力降及能量释放数值较大,易造成大的矿震甚至诱发冲击事故。 展开更多
关键词 断层活化 应力状态 黏滑失稳 能量释放 冲击地压
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断层系统摩擦动力学行为的有限元模拟分析 被引量：4
3
作者 邢会林 郭志伟 +3 位作者 王建超 张熔鑫 刘骏标 姚琪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期37-50,共14页
绝大多数大地震发生在先存断层构造上,被广泛认为是一种断层摩擦失稳行为.研究断层上的摩擦动力学行为对地震数值预报具有重要意义.本文围绕地震断层动力学行为,首先回顾了断层摩擦动力学有限元模拟相关的进展,尤其是有限元模拟过程中... 绝大多数大地震发生在先存断层构造上,被广泛认为是一种断层摩擦失稳行为.研究断层上的摩擦动力学行为对地震数值预报具有重要意义.本文围绕地震断层动力学行为,首先回顾了断层摩擦动力学有限元模拟相关的进展,尤其是有限元模拟过程中断层摩擦行为的处理方法,重点分析比较了不同时间积分方案在有限元模拟计算中的差异,探讨了传统有限元方法在模拟断层摩擦失稳非线性的收敛性等难题.考虑到相关差异及问题,本文主要简明介绍了基于R-minimum策略自适应地控制时间步长方案及其有限元计算算法和相关软件,其兼顾了静态隐式与动态显式的优点,将不稳定的隐式迭代计算转变为显式计算;同时利用库仑摩擦定律及速率和状态相关的摩擦本构方程,通过节点-点任意接触单元模拟变形体之间的三维非线性接触摩擦动力学行为,并小结了相关的成功应用实例.此外,为了构建刻画复杂断层形态的有限元网格模型,本文在总结了相关有限元网格生成算法基础上,举例说明了我们最近发展的基于图像的复杂断层约束下非连续四边形和六面体网格的生成方法.最后以此为例,对生成的复杂断层系统模型进行了有限元数值模拟分析. 展开更多
关键词 非线性有限元模拟 断层系统 摩擦接触 网格生成 黏滑失稳 地震动力学
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多通道动态应变观测系统在地震模拟实验中的应用 被引量：3
4
作者 郭玲莉 刘力强 刘培洵 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期929-938,共10页
为了研究实验变形失稳过程中的应变场快速调整阶段和岩石结构破坏过程中的复杂变形场,将高速、高分辨率、多通道的应变观测技术引入构造物理实验,搭建了用以观测瞬态变形场的多通道动态应变观测系统,形成了16Bit分辨率、96通道、3.4kHz... 为了研究实验变形失稳过程中的应变场快速调整阶段和岩石结构破坏过程中的复杂变形场,将高速、高分辨率、多通道的应变观测技术引入构造物理实验,搭建了用以观测瞬态变形场的多通道动态应变观测系统,形成了16Bit分辨率、96通道、3.4kHz采样速度、1με分辨率且连续记录的应变观测系统。通过观测断层失稳过程高速滑动阶段和裂纹扩展过程的力学场时空变化,发现断层粘滑失稳过程的演化具有3个特征阶段:预滑动阶段、高频震荡阶段和低频调整止滑阶段。每个阶段的持续时间、应变速率、频率特性、振幅等都具有自身特点;三维断层扩展模型的实验结果显示,岩桥区断层贯通是一个快速过程,先多点局部扩展,后跳跃式连接。在断层贯通之后,样品整体崩垮之前,存在一个相对稳定的阶段,持续时间为几十ms。多通道动态应变观测系统填补了在地震模拟与岩石力学实验中应变观测频带的空缺,可以获得高密度、高精度的动态应变场,进一步研究瞬态应变场演化与应变波时空过程,为理解从缓慢递进变形到突发失稳释放过程提供了技术支持。 展开更多
关键词 瞬态应变场 高频应变测量 粘滑失稳 裂纹扩展
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断层处的矿震机理及震动信号特征研究 被引量：3
5
作者 陆振裕 窦林名 +1 位作者 刘宝田 何江 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2012年第11期51-53,共3页
断层是影响矿震发生的重要地质因素之一,根据前人的研究成果运用粘滑失稳理论分析了断层处的矿震机理。然后利用SOS微震监测系统,对记录到的某矿断层处的震动信号进行分析,研究了震动波的速度、加速度特征,研究的结果证实了断层处的矿... 断层是影响矿震发生的重要地质因素之一,根据前人的研究成果运用粘滑失稳理论分析了断层处的矿震机理。然后利用SOS微震监测系统,对记录到的某矿断层处的震动信号进行分析,研究了震动波的速度、加速度特征,研究的结果证实了断层处的矿震机理符合粘滑失稳理论。 展开更多
关键词 矿震 断层 粘滑失稳 信号特征
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预制裂纹煤体静载黏滑亚失稳及声电信号响应特征
6
作者 冯小军 丁增 +2 位作者 王恩元 李德行 张奇明 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期72-81,共10页
亚失稳阶段是断层黏滑失稳过程中前兆信息最丰富、变化最激烈的阶段。为深入探索煤体黏滑亚失稳阶段显现特征及该过程的声电信号响应规律,开展了不同预制裂纹倾角煤样单轴下的分级加载实验,同步采集了试样的内部破裂源定位和表面位移场... 亚失稳阶段是断层黏滑失稳过程中前兆信息最丰富、变化最激烈的阶段。为深入探索煤体黏滑亚失稳阶段显现特征及该过程的声电信号响应规律,开展了不同预制裂纹倾角煤样单轴下的分级加载实验,同步采集了试样的内部破裂源定位和表面位移场,以及声发射和电磁辐射信号,并对煤体亚失稳过程力学行为和声电特征进行了分析。结果表明:①预制裂纹倾角显著影响受载煤样内部应力分布,及亚失稳阶段新生裂纹的拓展分布情况,声发射计数和能量对应力和破坏响应明显,临近黏滑亚失稳时,声发射计数和能量同时出现激增,信号占比接近20%,该响应特征可作为裂纹煤样进入黏滑亚失稳阶段的判断依据;②在进入亚失稳状态后,电磁辐射活动最为剧烈,与应力骤降的发生时间几乎相吻合,主破裂发生前,电磁辐射的能量和幅值急剧增高,且峰值能量随裂纹倾角的增加呈先增后减小,裂纹倾角45°的煤样在亚失稳状态时电磁辐射计数占失稳总过程的比例最大;③亚失稳阶段煤样的破裂轮廓已经基本形成,预制裂纹倾角对煤样亚失稳阶段时长影响显著,倾角45°时亚失稳阶段时长占比最长,倾角为60°时最短。研究成果可为断层亚失稳状态监测方案制定,及断层构造区大型冲击地压演化及致灾机理研究提供理论支撑。 展开更多
关键词 声发射 电磁辐射 预制裂纹 黏滑亚失稳 冲击地压
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