煤矿区矸石山塑性极限可靠度分析

从塑性极限分析上限定理出发,结合可靠性分析方法(JC法),建立矸石山塑性极限分析可靠度极限状态函数,给出基于塑性极限分析条分法的矸石山滑坡可靠度指标的计算方法,并对矸石山滑坡稳定性进行了分析.结果表明,在进行矸石山稳定性计算时,如不考虑矸石散体参数的变异性,采用极限平衡理论计算得出的安全系数则存在一定的风险.在参数变异性较大时,采用可靠度方法进行矸石山的稳定性评价更能体现工程实际.     

基于非协调矩形弯曲单元的薄板极限上限分析方法

为了研究板结构的极限承载能力问题,采用ACM非协调矩形弯曲单元对几种不同工况下的正方形板和长方形板进行了极限上限分析。据塑性极限分析的上限定理和Mises屈服条件,建立了基于ACM非协调矩形弯曲单元的刚塑性薄板极限上限分析的数学规划格式,并采用直接迭代算法进行了求解,得到了正方形板和长方形板的极限载荷,相应地绘制出了它们极限状态下的塑性耗散功分布云图。数值计算表明:得到的结果合理,采用非协调矩形弯曲薄板单元ACM进行板的极限上限分析具有格式简单、计算精度较好、计算效率较高、收敛速度较快等优点。     

加筋砂土挡墙极限荷载的上限解

室内模型试验结果表明加筋砂土挡墙的破坏模式可以简化为双楔形体形式.以此为依据,构建了对应破坏模式的速度场.基于传统的塑性极限分析上限定理,考虑面板刚度影响,分别推导了前加载和后加载条件下的加筋砂土挡墙的极限荷载上限解的计算公式,并提出了采用序列二次规划法(SQP)对导出公式进行优化求解的计算方法.利用建议的公式和方法对加筋砂土挡墙的极限荷载上限解进行了系列性的计算,并将计算结果与模型试验结果进行了比较全面的比较.结果表明:利用该上限解计算方法所获得的加筋砂土挡墙极限荷载与模型试验结果一致性良好.另外,所提出的上限解计算方法还可以比较准确地反映加筋层数以及面板刚度变化对加筋砂土挡墙极限荷载的影响.     

大变形弹塑性有限元与极限平衡法滑坡耦合分析

为了精确确定碎石土滑坡的滑动面和计算滑坡的稳定性系数,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用大变形弹塑性有限元极限塑性应变分析法确定碎石土滑坡的滑动面,并根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面不同抗剪强度的取值段,提出全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法,并通过实例分析表明该方法能更加精确地计算碎石土滑坡的稳定性系数和分析滑坡的稳定性,更加真实地反映滑坡所处的实际状态.     

弯管结构塑性极限上限分析的有限元方法

在管线系统中 ,弯管是一种关键的部件 ,对其进行塑性极限分析具有重要的工程意义。根据塑性极限上限定理 ,采用数学规划方法 ,建立了弯管结构塑性极限上限分析的有限元数学规划格式 ,给出了相应的优化迭代算法 ,克服了目标函数非线性非光滑所导致的数值计算困难。采用一种改进的弯管单元并利用该数值方法分析了弯管结构的塑性极限承载能力。计算结果表明 ,该方法具有数值稳定性好、精度高和收敛快等优点     

三维结构极限上限分析的有限元方法

根据塑性上限定理，采用罚一对偶方法，解决了三维极限分析中的塑性不可压问题，建立了三维结构上限分析的有限元规划格式，给出了相应的优化迭代求解算法。克服了目标函数非线性非光滑所导致的数值计算困难，使迭代过程产生的极限载荷因子和相关速度场收敛于真解的上限。该方法已应用于带缺陷压力容器的数值极限分析中，计算实例表明该方法具有数值稳定性好、精度高、收敛快等优点，并具有较广的适用范围。     

复合加载模式下条形浅基础地基承载力上限分析

针对竖向荷载、水平荷载与力矩荷载共同作用下的条形基础,在塑性极限分析理论与Meyerhof等效宽度概念的基础上,构造可变的运动许可速度场,推导了复合加载模式下条形基础承载力的上限解.为了证实上限解的合理性与适用性,采用了通用有限元软件ABAQUS进行了数值计算.结果表明,推导的条形基础上限解能够很好地求解复合加载模式下地基的极限承载力.     

四棱楔体空间滑动坡体稳定分析模型

根据土的塑性上限理论和极限平衡分析理论，提出了空间滑动坡体稳定分析模型，该模型可以考虑坡体可能滑动的极限状态和空间效应的影响。     

考虑参数互相关性的滑坡抗剪强度参数可靠度反演分析

鉴于传统的确定性抗剪强度参数反演方法未能考虑岩土参数的随机性和不确定性对边坡稳定性的影响,文中将可靠度分析方法和极限分析上限法相结合,提出一种简单、实用的滑坡强度参数可靠度反演新方法,并通过工程应用实例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法不仅考虑了岩土参数的随机性和不稳定性,还可解决单一滑动面的强度参数反演计算问题.同时,文中还分析了相关系数对滑坡抗剪强度参数反演结果及可靠度的影响,发现抗剪强度参数的互相关性会导致可靠度指标趋于保守.     

平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法

为采用梁单元高效准确求解平面圆管结构极限承载力,提出了相应的极限上限分析的弹性模量缩减法。首先利用齐次广义屈服函数定义结构的单元承载比,然后结合弹性模量缩减过程获得逼近结构塑性极限状态的失效模式,同时,基于平截面假设推导了平面圆管截面的弹性应变能与塑性耗散功的计算公式,进而在结构失效模式上构造出平面圆管结构极限上限荷载的迭代计算方法。算例分析表明,平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法具有良好的计算精度和效率,其与EPIA误差在7%以内,迭代次数较EPIA减少一半以上,解决了由于梁单元截面各处的等效应变和应力不相同而导致的上限荷载乘子不能直接运用的问题。研究结果可为平面圆管结构的极限分析和安全评估提供参考。     

多组载荷作用下结构的极限分析

研究多组载荷作用下刚塑性体极限分析上限格式的数值计算方法。通过采用有限元离散技术和 Ｍｉｓｅｓ屈服条件，引入了一种直接迭代的算法，它将产生一个单调递减的载荷因子序列，该序列收敛于真实极限载荷因子的上限，同时也得到相应的机动场。算例分析表明了该算法的稳定性和高效率。     

含夹矸厚煤层综放开采顶煤运移规律数值模拟

根据鹤岗富力矿含中位厚夹矸煤层地质条件及煤的赋存状况,应用RFPA2D数值模拟软件分别对-450南18-2工作面含0.5、1.0、1.5 m厚夹矸开采煤体的运移情况进行数值模拟。结果表明,采动过程中,上部顶煤垂直方向的位移量均大于下部,而下部顶煤始动点距工作面的距离均大于上部。夹矸层强度与煤层强度既定情况下,工作面顶煤的运移规律及破碎程度均与含夹矸层的厚度相关。含1.0 m厚夹矸顶煤总位移量大于含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤总位移量;含1.0 m厚夹矸顶煤比含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤破碎充分。该研究为含夹矸条件下厚煤层综放开采冒放工艺的确定提供了依据。     

坝基三维深层抗滑稳定分析的极限方法

基于塑性力学上限解的基本理论，将边坡稳定性评价的三维极限分析方法应用于坝基深层抗滑稳定分析中，通过将滑体离散为一系列具有倾斜界面的条柱体，并假定滑体中存在一个“中性面”，在这个面上，滑体的速度均与这个面一致，然而计算条柱体体系的协调速度场，就可以方便地求出滑体的稳定系数。实例分析表明，该方法适用于具有显著三维滑动效应的坝基深层抗滑稳定性评价。     

松散含水层下采煤合理煤岩柱高度的确定

百善煤矿系底部无稳定粘性土隔水层的中等富水含水层下采煤，为了安全合理地开采，对该矿地质采矿条件下的覆岩破坏移动特征进行研究分析，揭示了留设防砂煤柱开采的机理，取得了显著的经济效益，为条件类似矿井提高上限采煤提供了可靠的依据。     

煤矸石保温混凝土抗压强度与弹性模量试验研究

煤矸石保温混凝土是以玻化微珠为保温骨料,煤矸石取代部分天然石子为粗骨料的一种结构自保温材料。为研究煤矸石掺量对煤矸石保温混凝土抗压强度、弹性模量的影响,以煤矸石掺量为变量,研究掺量分别为0、30%、50%、70%、100%时,煤矸石保温混凝土的抗压强度和弹性模量。试验结果表明:煤矸石保温混凝土的强度、弹性模量随着煤矸石掺量的增加而降低,当煤矸石掺量为100%时,与玻化微珠保温混凝土相比,抗压强度和弹性模量分别降低了38.28%、39.79%;不宜采用《混凝土结构设计规范》中的计算公式计算煤矸石保温混凝土的弹性模量,通过回归分析得出了煤矸石保温混凝土弹性模量的计算公式。     

非饱和煤矸石淋滤仪改进及应用

为提升非饱和煤矸石室内淋滤试验的可靠性与准确性,对传统非饱和煤矸石淋滤仪的降雨模拟系统进行改良,实现了随机降雨路径的模拟,并增大了煤矸石有效淋滤体积。同时,以韩城桑树坪煤矿煤矸石为研究对象,揭示了不同降雨强度和风化程度组合条件下煤矸石淋滤特征,试验结果是：(1)淋滤液电导率(EC)及SO4_^2-浓度(c)均随淋滤时间呈整体下降趋势,且可划分为快速下降和缓降趋稳两个阶段;(2)采用指数型函数、傅里叶函数及幂函数对不同试验条件下EC-t和c-t关系曲线进行拟合,拟合函数R_²介于0.87~1.00;(3)167mm/h降雨强度下,淋滤液电导率及SO_4^2-浓度对风化程度的敏感性指数最大,分别为3.14和7.64;(4)相较其它条件下淋滤液电导率及SO_4^2-浓度,83mm/h降雨强度和风化3a矸石条件下淋滤液EC值和c值更高。分析得到三点结论：(1)煤矸石可溶元素释放量主要呈指数型函数衰减,并在试验进行3~5h后趋于稳定;(2)风化程度为影响煤矸石可溶元素释放能力的主控因素;(3)较小的降雨强度和较高的风化程度有利于煤矸石元素持续淋滤释放。     

煤矸石烧结砖的热值利用与节能测算模型研究

煤炭开采和洗选加工过程中排放出大量的煤矸石,发展煤矸石烧结砖可节约大量能源,有利于新型建材“绿色”可持续发展。根据能源的梯级利用原理;综合考虑煤矸石烧制砖的原料配比、工艺技术以及主要设备情况,系统地构建了煤矸石砖热值利用节能测算模型,以山西煤矸石烧制砖为例进行了测算和分析,结果表明,2010年山西煤矸石烧结砖行业共节能约99．381万t标准煤。     

采用部分灰度压缩扩阶共生矩阵的煤和煤矸石图像识别

提出一种基于部分灰度压缩扩阶共生矩阵的煤和煤矸石图像识别方法.首先,对煤和煤矸石0~255级灰度图像的前部分灰度信息作灰度级压缩和灰度矩阵扩阶处理,对剩余灰度级部分保持原灰度级不变;然后,根据灰度共生矩阵纹理特征分析理论,分别计算压缩扩阶后的煤和煤矸石灰度图像的能量、熵、惯性矩及相关性.最后,对煤和煤矸石各100张样本采集图像进行处理,并依据特征参数分类识别.结果表明:基于部分灰度压缩扩阶共生矩阵的特征参数能够很好地对煤和煤矸石图像进行有效识别,总的正确率达到93.5%.