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基于CT图像灰度分布的含杂质煤体三值化方法 被引量:12
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作者 钟江城 周宏伟 +2 位作者 任伟光 王子辉 陈吉 《力学与实践》 北大核心 2018年第2期140-147,共8页
煤体CT图像阈值分割是其三维真实结构重构的前提.基于单轴压缩状态下煤体的CT图像,提出了一种基于图像灰度分布的孔隙度计算方法,结合灰度直方图,利用实测孔隙度反推法对煤体CT图像进行了裂隙-煤基质-煤杂质三值化,同时与最大类间方差... 煤体CT图像阈值分割是其三维真实结构重构的前提.基于单轴压缩状态下煤体的CT图像,提出了一种基于图像灰度分布的孔隙度计算方法,结合灰度直方图,利用实测孔隙度反推法对煤体CT图像进行了裂隙-煤基质-煤杂质三值化,同时与最大类间方差法和最大熵法的三值化结果进行了对比分析.结果表明,最大熵法对于煤基质和煤杂质不能较好区分;最大类间方差法对于图像微小区域灰度的突变(裂隙的产生)敏感性低,无法有效区分裂隙与煤基质;本文改进的灰度直方图法避免了最大类间方差法和最大熵法的劣势,具有较好的图像三值化效果,且煤基质与煤杂质间的阈值基于实验结果得到,具有更高的可信度和准确度. 展开更多
关键词 CT图像 三值化 孔隙度 最大类间方差法 最大熵法 改进的灰度直方图法
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书页搭接之摩擦力研究
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作者 卫梦希 黎立云 +3 位作者 王博楠 王园园 王雪 张小峰 《力学与实践》 北大核心 2017年第6期597-601,共5页
将两本书以一页搭一页的方式联接在一起,然后向水平方向两侧拉伸,纸张间会产生机理复杂的摩擦力,摩擦力的总和可以使搭接结构的极限拉力达到很大.本文在不同搭接长度及不同搭接页数的条件下,对极限拉力进行了实测,得到了搭接长度与搭接... 将两本书以一页搭一页的方式联接在一起,然后向水平方向两侧拉伸,纸张间会产生机理复杂的摩擦力,摩擦力的总和可以使搭接结构的极限拉力达到很大.本文在不同搭接长度及不同搭接页数的条件下,对极限拉力进行了实测,得到了搭接长度与搭接页数对极限拉力的影响关系.对摩擦力产生机理进行了分析,给出了理论模型的公式,并通过MATLAB对相关系数进行了与实测数据的最小二乘法拟合,得到了半理论半经验的摩擦力计算公式.计算公式可以为这种特殊联接工艺的最大承载拉力计算提供参考. 展开更多
关键词 相互搭接的书 摩擦力 摩擦二项式定律 最小二乘拟合
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深部高地应力下岩石力学行为研究进展 被引量:425
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作者 周宏伟 谢和平 左建平 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期91-99,共9页
越来越多的煤矿和金属矿进入深部开采.随着开采深度的增加,一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重,且深部开采中巷道与采场的维护理论也与浅部有十分明显的区别.人们认识到这种差别的根源在于岩石所处的赋... 越来越多的煤矿和金属矿进入深部开采.随着开采深度的增加,一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重,且深部开采中巷道与采场的维护理论也与浅部有十分明显的区别.人们认识到这种差别的根源在于岩石所处的赋存环境上的差异,深部与浅部在赋存环境上的差别是所谓"三高"即高地应力、高地温和高孔隙水压,尤其是高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为.简要介绍了深部开采现状、深部开采面临的技术难题以及深部岩体所处的高地应力环境,在此基础上,综述了深部高地应力条件下有关岩石力学性质的研究进展,包括高应力条件下岩石的脆-延转化特性、岩石的流变特性、岩石的强度特征、岩石的破坏特征尤其是岩爆等.文章最后指出深部条件下热-水-力耦合模型是一个值得关注的研究方向. 展开更多
关键词 深部开采 高地应力 采场 采面 开采深度 高应力 岩爆 岩石力学 孔隙水压 工程灾害
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FLAC在煤矿开采沉陷预测中的应用及对比分析 被引量:309
4
作者 谢和平 周宏伟 +2 位作者 王金安 李隆忠 M.A.Kwasniewski 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期397-401,共5页
应用FLAC2D3.3和FLAC3D1.0对河南省鹤壁矿务局4矿开采沉陷进行了预计,通过对比分析经典预计方法(概率积分法)与FLAC计算结果,发现FLAC能真实地模拟现场地质条件,弥补一般经典方法不能考虑断层影响的不足。
关键词 FLAC 开采沉陷 开采沉陷预计 数值模拟
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二维数字图像分形维数的计算方法 被引量:178
5
作者 彭瑞东 谢和平 鞠杨 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期19-24,共6页
许多情况下分形维数的计算是通过对二维数字图像的分析得到的.针对二维数字图像的特点,探讨了采用盒维数计算其分形维数的方法.数字图像盒维数的计算是基于对像素矩阵的分析进行的,具有数字化的特点,其计算结果的精度与图像大小有较大关... 许多情况下分形维数的计算是通过对二维数字图像的分析得到的.针对二维数字图像的特点,探讨了采用盒维数计算其分形维数的方法.数字图像盒维数的计算是基于对像素矩阵的分析进行的,具有数字化的特点,其计算结果的精度与图像大小有较大关系.数字图像盒维数描述了由离散像素点构成的数字图像中关心区域的分布特点,但其物理意义还应结合数字图像所赋存的物理意义加以分析. 展开更多
关键词 数字图像 像素矩阵 分形 分形维数 计盒维数 计算方法
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岩石断裂和破碎的分形研究 被引量:163
6
作者 谢和平 高峰 +1 位作者 周宏伟 左建平 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2003年第4期1-9,共9页
岩石断裂与破碎的研究一直是岩石力学的前沿领域,也是采矿、能源、水利、交通、地震等众多工程领域不可或缺的理论基础。本文系统介绍了将分形理论引进到岩石断裂和破碎研究的成果,其中包括岩石微观断裂、宏观裂纹动态扩展以及岩体破碎... 岩石断裂与破碎的研究一直是岩石力学的前沿领域,也是采矿、能源、水利、交通、地震等众多工程领域不可或缺的理论基础。本文系统介绍了将分形理论引进到岩石断裂和破碎研究的成果,其中包括岩石微观断裂、宏观裂纹动态扩展以及岩体破碎的块度分布,旨在从一个侧面反映分形理论在岩石力学中的应用,最后还给出了一个工程应用的例子。本文的部分结果曾发表于国际杂志上。 展开更多
关键词 岩石断裂 岩石破碎 岩石力学 分形研究
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煤岩体破裂过程中声发射行为及时空演化机制 被引量:131
7
作者 左建平 裴建良 +2 位作者 刘建锋 彭瑞东 李岳春 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1564-1570,共7页
利用MTS 815试验机和声发射监测系统对单体岩石、单体煤和煤岩组合体进行单轴试验下的声发射测试,找出三者之间破坏机制的差异,从而为现场微震监测提供指导。试验结果表明,随着荷载的增加,单体岩石、单体煤及煤岩组合体的累积声发射数... 利用MTS 815试验机和声发射监测系统对单体岩石、单体煤和煤岩组合体进行单轴试验下的声发射测试,找出三者之间破坏机制的差异,从而为现场微震监测提供指导。试验结果表明,随着荷载的增加,单体岩石、单体煤及煤岩组合体的累积声发射数都增加,并且煤及煤岩组合体单位体积的声发射数要比岩石的声发射数高1个数量级,这主要是煤的强度较低且内部结构松软破碎所致。通过区分不同时段的声发射特征,得出三者破坏存在本质差异:随着荷载的增加,岩石的时段声发射数逐渐增多,煤的时段声发射数逐渐减少,而煤岩组合体的时段声发射先逐渐增加后逐渐减少。岩石的抗拉强度最高,煤的最低,而煤岩组合体的位于单体岩石和煤之间。对于煤岩组合体,岩石内部的声发射数约占声发射总数的10%~30%,煤体占70%~90%;并且声发射的空间分布主要受煤体结构及原生裂隙的影响。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩组合体 声发射 破坏机制 三维空间定位
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数字散斑相关方法与应用研究进展 被引量:116
8
作者 王怀文 亢一澜 谢和平 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期195-203,共9页
数字散斑相关方法(digitalspecklecorrelationmethod,DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点,其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明.近年来该方法在理论上逐步完善... 数字散斑相关方法(digitalspecklecorrelationmethod,DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点,其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明.近年来该方法在理论上逐步完善,一些现代的数学理论和数学方法(例如:小波变换、遗传算法、神经网络等)逐渐被引入到该方法中;在实验中的各个技术环节上正在逐步的改进,其结果的精度逐步的提高,结果收敛的速度也逐渐的加快;其应用的领域正逐渐从常规材料的测试向一些新型材料测试、从宏观场逐渐向细微观尺度、从常规环境向比较恶劣的环境、从实验室测试逐步向工程现场应用、从静态准静态向动态准动态等方面发展.本文简要介绍了DSCM的基本原理和数学模型,在相关搜索的改进、相关系数的选择、灰度级的重建和图像识别方面的进展以及在材料力学性能测试,微尺度变形场测量等方面的应用.最后就这一实验测量技术的几个可能的发展趋势进行了预测. 展开更多
关键词 微区测量 测试方法 力学性能 数字散斑 固体力学
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条带煤柱稳定性理论与分析方法研究进展 被引量:98
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作者 谢和平 段法兵 +1 位作者 周宏伟 赵国旭 《中国矿业》 北大核心 1998年第5期37-41,共5页
条带开采作为保护地面设施的有效措施在我国的很多局矿得到广泛应用。本文就煤柱载荷、煤柱强度、煤柱稳定性与煤柱尺寸的确定三方面系统介绍了条带煤柱稳定性理论与分析方法,并对其中的影响因素进行了详细分析。
关键词 条带开采 煤柱载荷 煤柱强度 煤柱稳定性 采煤
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图像的分形维数计算方法及其应用 被引量:74
10
作者 冯志刚 周宏伟 《江苏理工大学学报(自然科学版)》 2001年第6期92-95,共4页
分形几何给人们提供了研究不规则几何对象的思想和方法 ,分形维数能够表征自然界中所获取的图像的某些特性 ,这已经得到了广泛的研究和认可 本文基于计算机图像的存储原理 ,研究了分形维数的计算方法 ,给出了计算图像分形维数的象素点... 分形几何给人们提供了研究不规则几何对象的思想和方法 ,分形维数能够表征自然界中所获取的图像的某些特性 ,这已经得到了广泛的研究和认可 本文基于计算机图像的存储原理 ,研究了分形维数的计算方法 ,给出了计算图像分形维数的象素点覆盖法 作为实际应用例子 ,在水泥沙浆单轴压载过程中 ,应用电子扫描镜拍摄了不同应力应变情况下的损伤形貌 ,计算了各阶段损伤区域的分形维数 。 展开更多
关键词 分形维数 像素点覆盖法 计盒维数 分形几何 计算机图像 计算方法
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深部煤岩单体及组合体的破坏机制与力学特性研究 被引量:100
11
作者 左建平 谢和平 +1 位作者 吴爱民 刘建锋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期84-92,共9页
采用MTS815试验机对钱家营岩样、煤样和煤岩组合体进行单轴和三轴压缩试验,获得不同应力条件下煤岩单体及组合体的破坏模式和力学行为,并比较异同。单轴条件下钱家营砂岩的破坏以剪切、劈裂及混合破坏模式为主,并且砂岩的峰值强度、弹... 采用MTS815试验机对钱家营岩样、煤样和煤岩组合体进行单轴和三轴压缩试验,获得不同应力条件下煤岩单体及组合体的破坏模式和力学行为,并比较异同。单轴条件下钱家营砂岩的破坏以剪切、劈裂及混合破坏模式为主,并且砂岩的峰值强度、弹性模量和波速近似成正比关系;在一定条件下砂岩能产生Ⅱ类曲线,但需采用环向位移控制加载,且砂岩需具有高强度和低非均质度,但煤和煤岩组合体几乎不发生Ⅱ类曲线破坏。单轴条件下煤样以劈裂破坏机制为主,但煤样的峰值强度与弹性模量、波速的关系基本不明显。对于不同围压下煤岩组合体的破坏主要发生在煤体内部:单轴条件下煤岩组合体的破坏以劈裂破坏为主,而煤体内部发生的破坏由于裂纹的高速扩展有可能贯通到岩石中去,从而导致岩石的破坏,并且煤岩组合体破坏后几乎完全丧失承载能力;而三轴试验中,煤岩组合体的破坏以剪切破坏为主,但破坏后还有残余强度。随着围压升高煤岩组合体弹性模量总体趋势是初始缓慢增加,当围压超过15 MPa后弹性模量迅速增加;组合体的峰值强度与围压基本成线性关系。 展开更多
关键词 岩石力学 围压 煤岩组合体 破坏模式 Ⅱ类曲线 残余强度
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综放开采顶煤三维变形、破坏的数值分析 被引量:70
12
作者 陈忠辉 谢和平 王家臣 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期309-313,共5页
针对大同矿务局忻州窑矿8911面综放开采煤岩变形破坏的全过程,利用岩石力学数值分析方法对放顶煤三维采场的顶煤、顶板活动进行了系统的研究,得到了三维模型的应力、变形及单元破坏数值分析结果。研究表明:大同矿务局煤层强度较高,在支... 针对大同矿务局忻州窑矿8911面综放开采煤岩变形破坏的全过程,利用岩石力学数值分析方法对放顶煤三维采场的顶煤、顶板活动进行了系统的研究,得到了三维模型的应力、变形及单元破坏数值分析结果。研究表明:大同矿务局煤层强度较高,在支承压力作用下难于破碎,需进行弱化处理后才能有效放出。综采放顶煤过程中,支承压力具有明显的分区特征,顶煤的始动点就是支承压力峰值位置,位于煤壁前方5~7 m处,并得到现场实测结果的验证。 展开更多
关键词 综放开采 数值计算 顶煤 变形 破裂
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煤岩组合体分级加卸载特性的试验研究 被引量:83
13
作者 左建平 谢和平 +1 位作者 孟冰冰 刘建锋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1287-1296,共10页
通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与... 通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与卸载曲线基本不重合,且多数情况不形成闭合环路;卸载曲线与下一个循环的加载曲线通常也不重合,但会形成闭合环路。第1循环结束时残余变形较大,加卸载曲线形成了类似"牛角"状的曲线;随着循环加卸载地进行,与残余变形相比第1循环有所降低,加载和卸载曲线在逐渐靠近,并且加卸载曲线类似"竹叶"状。获得了残余变形和加卸载弹性模量随循环加卸载的变化关系,并且实验表明卸载到1 MPa附近时,卸载线是曲折波动的;但在再次加载初期,加载线几乎是直线,且随着荷载的继续增加,加载线和上一个循环的卸载线逐渐分离。循环加卸载后应变相位逐渐滞后于应力相位,内因可能是因为岩石矿物颗粒间的黏滞性以及煤岩组合体界面之间的摩擦引起的,而外因可能是循环加卸载导致了煤岩体内部损伤,并由此诱发不可恢复的残余变形。 展开更多
关键词 煤岩组合体 分级加卸载 残余变形 耗散能 加卸载弹性模量
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综放采场支承压力分布的损伤力学分析 被引量:65
14
作者 陈忠辉 谢和平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期436-439,共4页
针对综放开采煤壁前方支承压力的分布特征 ,应用统计损伤力学建立了一个简单的力学模型 ,在给定变形条件下研究支承压力的分布规律 ,避免了对支承压力的分区 (极限平衡区和弹性变形区 )研究。理论结果和实验结果具有很好的一致性。最后... 针对综放开采煤壁前方支承压力的分布特征 ,应用统计损伤力学建立了一个简单的力学模型 ,在给定变形条件下研究支承压力的分布规律 ,避免了对支承压力的分区 (极限平衡区和弹性变形区 )研究。理论结果和实验结果具有很好的一致性。最后对支承压力的影响因素 (如煤岩强度、顶煤和直接顶厚度、原岩应力的大小等 )加以讨论。 展开更多
关键词 支承压力 综放采场 损伤力学 矿业
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粗糙表面分形维数估算的改进立方体覆盖法 被引量:66
15
作者 张亚衡 周宏伟 谢和平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第17期3192-3196,共5页
岩石断口表面形貌的定量描述是评价其力学行为的基础。在粗糙表面分形维数估算的立方体覆盖法基础上,提出了估算粗糙表面分形维数的改进立方体覆盖法。进一步根据粗糙表面形貌的有关数据,采用立方体覆盖法和改进的立方体覆盖法分别对同... 岩石断口表面形貌的定量描述是评价其力学行为的基础。在粗糙表面分形维数估算的立方体覆盖法基础上,提出了估算粗糙表面分形维数的改进立方体覆盖法。进一步根据粗糙表面形貌的有关数据,采用立方体覆盖法和改进的立方体覆盖法分别对同一粗糙表面估算其分形维数值,并进行了对比分析,发现改进的立方体覆盖法不仅具有直接覆盖法的优点,其估算过程也更加直观和方便。 展开更多
关键词 岩石力学 粗糙表面 分形维数 立方体覆盖法 改进的立方体覆盖法
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基于断裂力学与损伤力学的岩石强度理论研究进展 被引量:57
16
作者 谢和平 彭瑞东 +1 位作者 周宏伟 鞠杨 《自然科学进展》 北大核心 2004年第10期1086-1092,共7页
随着对岩石本质特征认识的不断深入 ,岩石强度理论的研究逐渐由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展 .文中对经典岩石强度理论的研究进行了简要回顾 ,总结了基于断裂力学以及损伤力学分析的岩石强度理论研究进展 .
关键词 断裂力学 损伤力学 岩石 强度理论 细观力学 断裂韧性理论 分形统计强度
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不同温度作用下砂岩热开裂的实验研究 被引量:56
17
作者 左建平 谢和平 +1 位作者 周宏伟 彭苏萍 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期1150-1155,共6页
砂岩的热开裂研究具有广泛的工程背景,本文实时在线观察和研究了不同温度作用下平顶山砂岩的热开裂:温度低于150℃时,砂岩几乎不发生热开裂;温度从150℃升高到300℃过程中大量的热开裂发生.而不同的矿物成分发生热开裂的阈值温度不完全... 砂岩的热开裂研究具有广泛的工程背景,本文实时在线观察和研究了不同温度作用下平顶山砂岩的热开裂:温度低于150℃时,砂岩几乎不发生热开裂;温度从150℃升高到300℃过程中大量的热开裂发生.而不同的矿物成分发生热开裂的阈值温度不完全相同,因此热开裂的阈值温度或者阈值温度范围只具有统计意义.砂岩热开裂主要与矿物成分的热学与力学性质有关,除了受到矿物热膨胀不匹配及热膨胀各向异性的影响,更重要的还受到矿物颗粒形状的影响,如热开裂多发生在矿物颗粒的短轴方向、优势结晶取向、颗粒奇异界面等,且热开裂的分布具有随机性.实验还观察到砂岩表面微缺陷发生闭合的全过程,在冷却过程也有微裂纹形成等现象. 展开更多
关键词 温度 砂岩 热开裂 实验研究 阈值温度
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隧道开挖的围岩损伤扰动带分析 被引量:43
18
作者 吉小明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1697-1702,共6页
在给出隧道开挖损伤扰动带的概念、主要影响因素基础上,提出了隧道开挖损伤扰动带的力学、渗流特征及表征方法。在现场实测基础上,利用数值法研究了隧道开挖后的不同开挖方法的变形、渗流场变化规律。结果表明:开挖损伤主要决定于隧道... 在给出隧道开挖损伤扰动带的概念、主要影响因素基础上,提出了隧道开挖损伤扰动带的力学、渗流特征及表征方法。在现场实测基础上,利用数值法研究了隧道开挖后的不同开挖方法的变形、渗流场变化规律。结果表明:开挖损伤主要决定于隧道开挖方法;隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界。研究结果有助于合理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型。 展开更多
关键词 隧道工程 开挖损伤扰动带 开挖方法 渗透
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深部开采上覆岩层采动裂隙网络演化的分形特征研究 被引量:54
19
作者 王志国 周宏伟 谢和平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2403-2408,共6页
借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响... 借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响以及采动岩体裂隙网络在三带的分布特征。结果表明:随开采宽度增加,采动岩体裂隙网络分形维数呈现总体增大趋势,在断层影响下表现出降维特点;分形维数与超前工作面压力和岩层沉降均具有非线性关系;三带采动岩体裂隙网络均具自相似性,冒落带、裂隙带、弯曲带分形维数比为1.0823:1.1394:1。 展开更多
关键词 深部开采 上覆岩层 采动岩体裂隙网络 分形维数 演化规律
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隧道开挖问题的水力耦合计算分析 被引量:42
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作者 吉小明 王宇会 《地下空间与工程学报》 CSCD 2005年第6期848-852,共5页
隧道工程中的地下水问题是富水地层中普遍存在的重要问题,地下水流动对隧道围岩稳定性有重要影响。本文利用解析法给出了饱和孔隙介质地层中考虑地下水渗流力作用下的应力,位移表达式;提出了隧道水力耦合数值分析中的耦合计算模型的建... 隧道工程中的地下水问题是富水地层中普遍存在的重要问题,地下水流动对隧道围岩稳定性有重要影响。本文利用解析法给出了饱和孔隙介质地层中考虑地下水渗流力作用下的应力,位移表达式;提出了隧道水力耦合数值分析中的耦合计算模型的建立方法并进行数值模拟分析。数值计算结果表明在考虑渗流影响条件下,隧道周边位移最大增加17.0%,最大剪应力最大增加10.3%。在不考虑衬砌条件下,由于渗流引起的渗流力增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计时是应该考虑渗流效应的。 展开更多
关键词 隧道 水力耦合 数值模拟
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